JP2018049985A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】構成要素を移動させる機構の増加を抑制しつつ、複数種類の密閉空間を形成する。
【解決手段】基板処理装置１では、第１カップ部１６１は、基板９の周囲に形成される環状開口８１の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する基板９から飛散する処理液を受ける。カップ部移動機構１６２は、第１カップ部１６１を、環状開口８１の径方向外側の第１位置と、第１位置よりも下方の第２位置との間で上下方向に移動する。第２カップ部１６４は、第１カップ部１６１の上側に配置され、第１カップ部１６１が第２位置に位置する状態で環状開口８１の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する基板９から飛散する処理液を受ける。第２カップ部１６４は、チャンバ開閉機構１３１またはカップ部移動機構１６２により上下方向に移動する。これにより、基板処理装置１の構成要素を移動させる機構の増加を抑制しつつ、複数種類の密閉空間を形成することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板を処理する技術に関する。
従来、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の基板処理装置では、基板に対してエッチング液等の薬液を供給して薬液処理が行われた後、純水等のリンス液を供給してリンス処理が行われる。また、リンス処理の終了後、基板上のリンス液をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の置換液で置換し、基板を高速で回転させて乾燥処理が行われる。
このような基板処理装置では、薬液処理に使用した薬液を再利用するために、薬液を他の処理液から分別して回収することが行われている。例えば、引用文献１の基板処理装置では、薬液処理の際には、開放状態のチャンバの外側に位置する第２カップ部により、基板から飛散する薬液が受けられる。また、リンス処理の際には、第２カップ部の外側に位置する第１カップ部により、基板から飛散するリンス液が受けられる。さらに、乾燥処理の際には、チャンバが閉塞され、基板から飛散する置換液がチャンバ側壁部により受けられる。
特開２０１４−４９６０６号公報
ところで、特許文献１の基板処理装置では、薬液を受ける第２カップ部を上下方向に移動する第２カップ昇降機構、リンス液を受ける第１カップ部を上下方向に移動する第１カップ昇降機構、および、チャンバ蓋部を上下方向に移動して置換液を受けるチャンバを形成するチャンバ開閉機構が必要となる。このため、基板処理装置において構成要素を移動させる機構が増加し、基板処理装置の構造が複雑化する。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、構成要素を移動させる機構の増加を抑制しつつ、複数種類の密閉空間を形成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、チャンバ本体およびチャンバ蓋部を有し、前記チャンバ蓋部により前記チャンバ本体の上部開口を閉塞することにより前記チャンバ本体および前記チャンバ蓋部を含むチャンバ密閉構造を形成するチャンバと、前記チャンバ蓋部を前記チャンバ本体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と、前記チャンバ内に配置され、水平状態で基板を保持する基板保持部と、前記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する基板回転機構と、前記基板上に処理液を供給する処理液供給部と、前記チャンバ蓋部が前記チャンバ本体から離間することにより前記基板の周囲に形成される環状開口の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受ける第１カップ部と、前記第１カップ部を、前記環状開口の径方向外側の第１位置と、前記第１位置よりも下方の第２位置との間で前記上下方向に移動するカップ部移動機構と、前記第１カップ部の上側に配置され、前記第１カップ部が前記第２位置に位置する状態で前記環状開口の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受ける第２カップ部とを備え、前記第２カップ部が、前記チャンバ開閉機構または前記カップ部移動機構により前記上下方向に移動し、前記環状開口が形成されている状態で、前記第１位置に位置する前記第１カップ部が前記チャンバ蓋部および前記チャンバ本体に接触することにより、前記チャンバ蓋部、前記チャンバ本体および前記第１カップ部を含む第１の外部密閉構造が形成され、前記環状開口が形成されている状態で、前記第２カップ部が前記チャンバ蓋部および前記第２位置に位置する前記第１カップ部に接触することにより、前記チャンバ蓋部、前記チャンバ本体、前記第１カップ部および前記第２カップ部を含む第２の外部密閉構造が形成される。
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、前記第２カップ部の内周縁部が、前記チャンバ蓋部の外周縁部と上下方向に重なっており、前記チャンバ蓋部が前記チャンバ本体の前記上部開口を閉塞している状態では、前記第２カップ部が前記第１カップ部により支持され、前記第２カップ部の前記内周縁部が、前記チャンバ蓋部の前記外周縁部から上方に離間し、前記チャンバ開閉機構により、前記チャンバ蓋部が前記チャンバ本体から離間する方向に相対的に移動する際に、前記第２カップ部の前記内周縁部が前記チャンバ蓋部の前記外周縁部により支持され、前記第２カップ部が前記チャンバ蓋部と共に前記チャンバ本体に対して相対的に移動する。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記第１カップ部が、前記第２カップ部と接触する位置に、前記第２カップ部との間に全周に亘ってシールを形成するカップシール部を備える。
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、前記第２カップ部の外径が、前記第１カップ部の外径以下である。
請求項５に記載の発明は、チャンバ本体およびチャンバ蓋部を有し、前記チャンバ蓋部により前記チャンバ本体の上部開口を閉塞することにより前記チャンバ本体および前記チャンバ蓋部を含むチャンバ密閉構造を形成するチャンバと、前記チャンバ蓋部を前記チャンバ本体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と、前記チャンバ内に配置され、水平状態で基板を保持する基板保持部と、前記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する基板回転機構と、前記基板上に処理液を供給する処理液供給部と、前記チャンバ蓋部が前記チャンバ本体から離間することにより前記基板の周囲に形成される環状開口の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受ける第１カップ部と、前記第１カップ部を、前記環状開口の径方向外側の第１位置と、前記第１位置よりも下方の第２位置との間で前記上下方向に移動するカップ部移動機構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、前記基板処理装置が、前記第１カップ部の上側に配置され、前記第１カップ部が前記第２位置に位置する状態で前記環状開口の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受ける第２カップ部をさらに備え、前記第２カップ部が、前記チャンバ開閉機構または前記カップ部移動機構により前記上下方向に移動し、前記基板処理方法が、ａ）前記環状開口が形成されている状態で、前記第１カップ部を前記第１位置にて前記チャンバ蓋部および前記チャンバ本体に接触させることにより、前記チャンバ蓋部、前記チャンバ本体および前記第１カップ部を含む第１の外部密閉構造を形成する工程と、ｂ）前記ａ）工程よりも後に、前記第１の外部密閉構造内において、回転中の前記基板に第１の処理液を供給し、前記基板から飛散する前記第１の処理液を前記第１カップ部にて受ける工程と、ｃ）前記チャンバ蓋部により前記チャンバ本体の前記上部開口を閉塞することにより前記チャンバ密閉構造を形成する工程と、ｄ）前記ｃ）工程よりも後に、前記チャンバ密閉構造内において、回転中の前記基板に第２の処理液を供給し、前記基板から飛散する前記第２の処理液を前記チャンバにて受ける工程と、ｅ）前記環状開口が形成されている状態で、前記第２カップ部を前記チャンバ蓋部および前記第２位置に位置する前記第１カップ部に接触させることにより、前記チャンバ蓋部、前記チャンバ本体、前記第１カップ部および前記第２カップ部を含む第２の外部密閉構造を形成する工程と、ｆ）前記ｅ）工程よりも後に、前記第２の外部密閉構造内において、回転中の前記基板に第３の処理液を供給し、前記基板から飛散する前記第３の処理液を前記第２カップ部にて受ける工程とを備える。
本発明では、構成要素を移動させる機構の増加を抑制しつつ、複数種類の密閉空間を形成することができる。
一の実施の形態に係る基板処理装置の断面図である。 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。 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。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、中央部２１１と、内側壁部２１２と、環状底部２１３と、外側壁部２１５とを備える。中央部２１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部位である。内側壁部２１２は、中央部２１１の外周縁部から下方へと広がる略円筒状の部位である。環状底部２１３は、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部位である。外側壁部２１５は、環状底部２１３の外周縁部から上方へと広がる略円筒状の部位である。外側壁部２１５の上端部には、径方向外方へと広がる略円環板状のベース部２１６が接続されている。
チャンバ側壁部２１４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状の部位である。チャンバ側壁部２１４は、外側壁部２１５の上端部（すなわち、ベース部２１６の内周縁部）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の外周縁部とに囲まれた空間を「下部環状空間２１７」という。換言すれば、チャンバ１２は、チャンバ底部２１０の外周部に、中央部２１１よりも下方に凹む略円筒状の下部環状空間２１７を備える。
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の外周縁部（すなわち、基板９の外周縁を含む外周縁近傍の部位）は、下部環状空間２１７の上方に位置する。換言すれば、基板９の下面９２の外周縁部は、下部環状空間２１７と上下方向に対向する。また、基板９の下面９２の外周縁部を除く部位は、チャンバ底部２１０の中央部２１１の上面と上下方向に対向する。
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から上方に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の下端部がチャンバ側壁部２１４の上部と接触する。
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が図１に示す位置から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５参照）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、チャンバ本体１２１およびチャンバ蓋部１２２を含むチャンバ密閉構造が形成される。
基板保持部１４は、チャンバ１２内（すなわち、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。具体的には、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の外周縁部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の外周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を中心とする略円板状の部材である。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に略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。トッププレート１２３は、基板９の上面９１上の空間を周囲の空間から実質的に遮蔽する遮蔽板である。
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て支持される。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の上面に接触することにより、トッププレート１２３が、チャンバ蓋部１２２から吊り下がった状態でチャンバ蓋部１２２に取り付けられる。
トッププレート１２３の外周縁部の下面には、複数の第１係合部２４１が周方向に配列される。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内に配置される。好ましくは、ロータ部１５２の少なくとも一部が、下部環状空間２１７内に配置される。図１に示す例では、ロータ部１５２の全体が、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、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は、チャンバ１２の外部に配置される。ステータ部１５１は、ロータ部１５２の周囲、すなわち、ロータ部１５２の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、第１カップ部１６１と、カップ部移動機構１６２と、カップ対向部１６３と、第２カップ部１６４とを備える。第１カップ部１６１は中心軸Ｊ１を中心とする環状の部材である。第１カップ部１６１は、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、第１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、第１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、第１カップ部１６１の下方に位置し、第１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。
第１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。上面部６１２のうち側壁部６１１の上端部から径方向内方へと広がる部位は、第１カップ部１６１の天蓋部である。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、気体および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の外周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、気体および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、気体および液体の通過が防止される。
第２カップ部１６４は、第１カップ部１６１と同様に、中心軸Ｊ１を中心とする環状の部材である。第２カップ部１６４は、チャンバ１２の径方向外側に全周に亘って位置する。第２カップ部１６４は、第１カップ部１６１の上側に配置される。換言すれば、第２カップ部１６４は、第１カップ部１６１と上下方向に重なる。
第２カップ部１６４は、側壁部６４１と、上面部６４２とを備える。側壁部６４１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。側壁部６４１の下部は、第１カップ部１６１の上面部６１２と上下方向に対向する。上面部６４２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、側壁部６４１の上端部から径方向内方へと広がる。上面部６４２は、第２
カップ部１６４の天蓋部である。第２カップ部１６４の外径（すなわち、上面部６４２の外径）は、好ましくは、第１カップ部１６１の外径以下である。また、上面部６４２の内径は、チャンバ蓋部１２２の外径よりも小さい。
上面部６４２の内周縁部（すなわち、第２カップ部１６４の内周縁部）は、チャンバ蓋部１２２の下端部から径方向外方に突出するフランジ部１２５の上側に位置する。フランジ部１２５は、チャンバ蓋部１２２の外周縁部である。第２カップ部１６４の上面部６４２の内周縁部は、フランジ部１２５と上下方向に重なる。図１に示す状態では、上面部６４２の内周縁部の下面が、フランジ部１２５の上面に上側から接し、上面部６４２の内周縁部が、チャンバ蓋部１２２の外周縁部であるフランジ部１２５により支持される。これにより、第２カップ部１６４が、チャンバ蓋部１２２により吊り下げられて支持される。図１に示す状態において、チャンバ開閉機構１３１によりチャンバ蓋部１２２が上下方向に移動されると、第２カップ部１６４も、チャンバ蓋部１２２と共にチャンバ本体１２１に対して相対的に上下方向に移動される。
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される。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の中央部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。
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、リンス液供給部１８４と、置換液供給部１８５と、不活性ガス供給部１８６とを備える。
薬液供給部１８３、リンス液供給部１８４および置換液供給部１８５は、それぞれ弁を介して上部ノズル１８１に接続される。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もある。下部ノズル１８２は、弁を介してリンス液供給部１８４に接続される。
液受け部１６の液受け凹部１６５に接続される排出路１９１は、気液分離部１９２に接続される。気液分離部１９２は、排気部１９２ａ、排液部１９２ｂおよび液回収部１９２ｃ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に接続される排出路１９３は、気液分離部１９４に接続される。気液分離部１９４は、排気部１９４ａおよび排液部１９４ｂにそれぞれ弁を介して接続される。第２カップ部１６４の下端部に接続される排出路１９５は、気液分離部１９６に接続される。気液分離部１９６は、排気部１９６ａおよび排液部１９６ｂ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を介して基板９に供給される薬液は、例えば、化学反応を利用して基板を処理する処理液である。当該薬液は、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。リンス液供給部１８４は、上部ノズル１８１または下部ノズル１８２を介して基板９にリンス液を供給する。当該リンス液は、例えば、純水（ＤＩＷ：deionized water）である。置換液供給部１８５は、上部ノズル１８１を介して基板９上に置換液を供給する。置換液は、後述するように、基板９上のリンス液と置換される。当該置換液は、例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。薬液供給部１８３、リンス液供給部１８４および置換液供給部１８５は、基板９に処理液（すなわち、上述の薬液、リンス液または置換液）を供給する処理液供給部１８０である。基板処理装置１では、上述の処理液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。不活性ガス供給部１８６から供給される不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。当該不活性ガスは、窒素ガス以外のガスであってもよい。
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、第１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）。ステップＳ１１では、第２カップ部１６４は、チャンバ蓋部１２２により吊り下げられて支持され、第１カップ部１６１から上方に離間している。
以下、図１に示すチャンバ１２、第１カップ部１６１および第２カップ部１６４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を介してチャンバ１２内に搬入される。
基板９が搬入されると、チャンバ開閉機構１３１により、チャンバ蓋部１２２がトッププレート１２３と共に下降する。チャンバ蓋部１２２は、図１に示す位置から図４に示す位置まで移動し、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１が基板９の外周縁部に接触する。
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）が設けられている。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。
図４に示す状態では、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とは接触していない。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により回転可能である。
また、図４に示す状態では、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の周方向の位置が制御される。
チャンバ蓋部１２２の下降が終了すると、制御部１０（図２参照）によりカップ部移動機構１６２が制御されることにより、第１カップ部１６１が上昇する。第１カップ部１６１は、上昇中に第２カップ部１６４に接触する。具体的には、第１カップ部１６１の上面部６１２の上面が、第２カップ部１６４の側壁部６４１の下端部に接触する。第２カップ部１６４の側壁部６４１の下端部は、第１カップ部１６１の上面部６１２の上面に設けられた円環状のリップシール６１３に全周に亘って接触する。これにより、第２カップ部１６４と第１カップ部１６１との接触部がシールされ、気体および液体の通過が防止される。換言すれば、リップシール６１３は、第１カップ部１６１において第２カップ部１６４と接触する位置に設けられ、第２カップ部１６４との間に全周に亘ってシールを形成するカップシール部である。
第１カップ部１６１は、第２カップ部１６４に接した後も上昇を続け、図１に示す位置から図４に示す位置まで移動する。図４に示す状態では、第２カップ部１６４は、チャンバ蓋部１２２のフランジ部１２５から上方へと離間し、第１カップ部１６１により下側から支持される。第２カップ部１６４の上面部６４２の内周縁部は、チャンバ蓋部１２２のフランジ部１２５の上方にて、フランジ部１２５から離間した位置に位置する。第１カップ部１６１の当該上昇は、チャンバ蓋部１２２の下降と並行して、あるいは、チャンバ蓋部１２２の下降よりも前に行われてもよい。
また、図４に示す状態では、第１カップ部１６１は、環状開口８１の径方向外側に全周に亘って位置する。第１カップ部１６１の側壁部６１１は、環状開口８１と径方向に対向する。第１カップ部１６１の上面部６１２の内周縁部の上面は、チャンバ蓋部１２２のフランジ部１２５の下面に設けられた円環状のリップシール２５２に全周に亘って接触する。これにより、第１カップ部１６１とチャンバ蓋部１２２との接触部がシールされ、気体および液体の通過が防止される。
以下の説明では、図４に示す第１カップ部１６１および第２カップ部１６４のそれぞれの位置を「第１位置」と呼ぶ。基板処理装置１では、図４に示すように、第１位置に位置する第１カップ部１６１の上面部６１２はチャンバ蓋部１２２に接触し、第１カップ部１６１のベローズ６１７は、カップ対向部１６３を介してチャンバ本体１２１に間接的に接触する。このように、環状開口８１が形成されている状態で、第１位置に位置する第１カップ部１６１がチャンバ蓋部１２２およびチャンバ本体１２１に接触することにより、チャンバ本体１２１、チャンバ蓋部１２２および第１カップ部１６１を含む第１の外部密閉構造が形成される（ステップＳ１２）。
以下の説明では、第１の外部密閉構造の内部空間（すなわち、チャンバ本体１２１、チャンバ蓋部１２２、第１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）を、「第１拡大密閉空間１００」と呼ぶ。第１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、第１カップ部１６１とカップ対向部１６３とに囲まれる第１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。また、基板処理装置１において第１拡大密閉空間１００が形成されている状態を、「第１の外部密閉状態」と呼ぶ。
第１拡大密閉空間１００が形成されると、基板回転機構１５により一定の回転数での基板９の回転が開始される。また、不活性ガス供給部１８６（図２参照）から第１拡大密閉空間１００への不活性ガス（例えば、窒素ガス）の供給が開始されるとともに、排気部１９２ａ（図２参照）による第１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、所定時間の経過後に、第１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、第１拡大密閉空間１００への不活性ガスの供給、および、第１拡大密閉空間１００内のガスの排出は、図１に示すオープン状態から行われていてもよい。
続いて、第１の外部密閉構造内において、回転中の基板９の上面９１の中央部に向けて、上部ノズル１８１から第１の処理液である薬液（例えば、エッチング液）の供給が開始される。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。
基板９の上面９１の外周縁へと到達した薬液は、遠心力により当該外周縁から径方向外方へと飛散する。第１拡大密閉空間１００では、回転する基板９の上面９１から飛散する薬液は、環状開口８１を介して第１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に示す排出路１９１を介して気液分離部１９２に流入する。そして、液回収部１９２ｃにより、気液分離部１９２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。
基板処理装置１では、第１の外部密閉構造内において、上部ノズル１８１から回転中の基板９の上面９１に薬液が継続的に供給されることにより、基板９に対する薬液処理（例えば、エッチング処理）が行われる（ステップＳ１３）。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に対する薬液処理は、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。上部ノズル１８１からの薬液の供給開始から所定時間が経過すると、上部ノズル１８１からの薬液の供給が停止される。そして、基板回転機構１５により、比較的短い所定時間だけ基板９の回転数が増大され、基板９上から薬液が除去される。
薬液処理が終了すると、チャンバ開閉機構１３１およびカップ部移動機構１６２により、チャンバ蓋部１２２、第１カップ部１６１および第２カップ部１６４が、図４に示す位置から同期して下降する。そして、図５に示すように、チャンバ蓋部１２２の下端部がチャンバ側壁部２１４の上端部と接触してチャンバ本体１２１の上部開口が閉塞されることにより、チャンバ本体１２１およびチャンバ蓋部１２２を含むチャンバ密閉構造が形成される（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４では、チャンバ蓋部１２２とチャンバ本体１２１との間の環状開口８１（図４参照）が閉塞され、チャンバ空間１２０が、第１側方空間１６０と隔絶された状態で密閉される。以下の説明では、環状開口８１が閉塞されてチャンバ空間１２０が密閉された基板処理装置１の状態を、「チャンバ密閉状態」と呼ぶ。チャンバ密閉状態では、チャンバ蓋部１２２の下端部に設けられた円環状のリップシール２３１が、チャンバ側壁部２１４の上端部に全周に亘って接触する。これにより、チャンバ蓋部１２２とチャンバ本体１２１との接触部がシールされ、気体および液体の通過が防止される。また、チャンバ密閉状態では、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。
図５に示す状態では、第１カップ部１６１はカップ対向部１６３に近接し、第１カップ部１６１の側壁部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。また、図５に示すようにチャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１の上部開口を閉塞している状態においても、第２カップ部１６４は、図４に示す状態と同様に、第１カップ部１６１により下側から支持される。第２カップ部１６４の上面部６４２の内周縁部は、チャンバ蓋部１２２のフランジ部１２５から上方に離間した位置に位置する。
以下の説明では、図５に示す第１カップ部１６１および第２カップ部１６４のそれぞれの位置を「第２位置」と呼ぶ。カップ部移動機構１６２は、第１カップ部１６１および第２カップ部１６４を、環状開口８１（図４参照）の径方向外側の第１位置と、第１位置よりも下方の第２位置との間で上下方向に移動する機構である。第１カップ部１６１は、図１に示す基板処理装置１のオープン状態においても第２位置に配置され、基板９の搬入経路から退避している。すなわち、第１カップ部１６１の第２位置は、基板９の搬入時等に退避する退避位置でもある。
チャンバ密閉状態でも、第１の外部密閉状態と同様に、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の保持は解除されており、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、排気部１９２ａ（図２参照）によるガスの排出が停止されるとともに、排気部１９４ａによるチャンバ空間１２０内のガスの排出が開始される。続いて、チャンバ密閉構造内において、回転中の基板９に対して、第２の処理液であるリンス液（例えば、純水）の供給がリンス液供給部１８４（図２参照）により開始される。
リンス液供給部１８４からのリンス液は、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。リンス液は、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の外周縁から径方向外方へと飛散する。基板９から飛散するリンス液は、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に示す排出路１９３、気液分離部１９４および排液部１９４ｂを介して廃棄される。
基板処理装置１では、チャンバ密閉構造内において、上部ノズル１８１および下部ノズル１８２から、回転中の基板９の上面９１および下面９２にリンス液が継続的に供給されることにより、基板９に対するリンス処理が行われる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５では、チャンバ１２が基板９から飛散するリンス液を受けることにより、チャンバ１２の内部の実質的な洗浄処理が、基板９のリンス処理と並行して行われる。リンス液の供給開始から所定時間が経過すると、リンス液供給部１８４からのリンス液の供給が停止される。
リンス処理が終了すると、チャンバ開閉機構１３１により、チャンバ蓋部１２２が図５に示す位置から上昇することにより、図６に示すように、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から上方に離間し、環状開口８１が形成される。そして、チャンバ蓋部１２２のフランジ部１２５の上面が、第２カップ部１６４の上面部６４２の内周縁部の下面に接触する。第２カップ部１６４の上面部６４２の内周縁部は、チャンバ蓋部１２２のフランジ部１２５の上面に設けられた円環状のリップシール２５１に全周に亘って接触する。これにより、第２カップ部１６４とチャンバ蓋部１２２との接触部がシールされ、気体および液体の通過が防止される。また、上述のように、第２カップ部１６４の側壁部６４１の下端部は、第２位置に位置する第１カップ部１６１の上面部６１２の上面に設けられた円環状のリップシール６１３に全周に亘って接触している。これにより、第２カップ部１６４と第１カップ部１６１との接触部がシールされ、気体および液体の通過が防止される。
このように、図６に示す基板処理装置１では、環状開口８１が形成されている状態で、第２位置に位置する第２カップ部１６４が、チャンバ蓋部１２２および第２位置に位置する第１カップ部１６１に接触する。これにより、チャンバ蓋部１２２、チャンバ本体１２１、第１カップ部１６１および第２カップ部１６４を含む第２の外部密閉構造が形成される（ステップＳ１６）。図６に示す状態では、第２カップ部１６４が環状開口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、第２の外部密閉構造の内部空間（すなわち、チャンバ本体１２１、チャンバ蓋部１２２、第１カップ部１６１および第２カップ部１６４により囲まれる密閉された内部空間）を、「第２拡大密閉空間１１０」と呼ぶ。第２拡大密閉空間１１０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、第２カップ部１６４と第１カップ部１６１の上面部６１２とに囲まれる第２側方空間１６９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。また、基板処理装置１において第２拡大密閉空間１１０が形成されている状態を、「第２の外部密閉状態」と呼ぶ。
第２拡大密閉空間１１０が形成されると、排気部１９４ａ（図２参照）によるガスの排出が停止されるとともに、排気部１９６ａによる第２拡大密閉空間１１０内のガスの排出が開始される。続いて、第２の外部密閉構造内において、回転中の基板９の上面９１の中央部に向けて、上部ノズル１８１から第３の処理液である置換液（例えば、ＩＰＡ）の供給が開始される。上部ノズル１８１からの置換液は、回転する基板９の上面９１に連続的に供給され、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の上面９１上に残留しているリンス液が置換液により置換され、基板９の上面９１全体が置換液により被覆される。
基板９の上面９１の外周縁へと到達したリンス液および置換液は、遠心力により当該外周縁から径方向外方へと飛散する。第２拡大密閉空間１１０では、回転する基板９の上面９１から飛散するリンス液および置換液は、環状開口８１を介して第２カップ部１６４にて受けられる。第２カップ部１６４にて受けられたリンス液および置換液は、図２に示す排出路１９５、気液分離部１９６および排液部１９６ｂを介して廃棄される。
基板処理装置１では、第２の外部密閉構造内において、上部ノズル１８１から回転中の基板９の上面９１に置換液が継続的に供給されることにより、基板９に対する置換処理が行われる（ステップＳ１７）。置換液の供給開始から所定時間が経過すると、置換液供給部１８５からの置換液の供給が停止される。置換処理が終了すると、基板回転機構１５により基板９の回転数が増大され、遠心力により基板９上から置換液が除去される。基板９上から飛散した置換液は、第２カップ部１６４により受けられる。
続いて、チャンバ開閉機構１３１により、チャンバ蓋部１２２が図６に示す位置から図５に示す位置へと下降する。これにより、環状開口８１（図６参照）が閉塞され、チャンバ密閉構造が形成される（ステップＳ１８）。チャンバ空間１２０が密閉されると、排気部１９６ａ（図２参照）によるガスの排出が停止されるとともに、排気部１９４ａ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、チャンバ密閉構造内において、基板９の回転数がさらに増大され、基板９の乾燥処理が行われる（ステップＳ１９）。基板９の乾燥開始から所定時間が経過すると、基板９の回転が停止する。基板９の乾燥処理は、排気部１９４ａ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、チャンバ開閉機構１３１により、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間し、図５に示す位置から図１に示す位置へと上昇する。換言すれば、チャンバ蓋部１２２が、チャンバ本体１２１から離間する方向に、チャンバ本体１２１に対して相対的に移動する。このとき、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２のプレート保持部２２２により保持されて、チャンバ蓋部１２２と共に上昇する。また、第２カップ部１６４の上面部６４２の内周縁部は、チャンバ蓋部１２２のフランジ部１２５により支持され、第２カップ部１６４がチャンバ蓋部１２２と共に上昇する（すなわち、チャンバ本体１２１に対して相対的に上方に移動する。）。チャンバ蓋部１２２、トッププレート１２３および第２カップ部１６４が図１に示す位置に位置すると、基板９が、図示省略の搬送機構によりチャンバ１２から搬出される（ステップＳ２０）。基板処理装置１では、複数の基板９に対し、上述のステップＳ１１〜Ｓ２０が順次行われる。
以上に説明したように、基板処理装置１は、チャンバ１２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、処理液供給部１８０と、第１カップ部１６１と、カップ部移動機構１６２と、第２カップ部１６４とを備える。チャンバ１２は、チャンバ本体１２１およびチャンバ蓋部１２２を有し、チャンバ蓋部１２２によりチャンバ本体１２１の上部開口を閉塞することにより、チャンバ本体１２１およびチャンバ蓋部１２２を含むチャンバ密閉構造を形成する。チャンバ開閉機構１３１は、チャンバ蓋部１２２をチャンバ本体１２１に対して上下方向に相対的に移動する。基板保持部１４は、チャンバ１２内に配置され、水平状態で基板９を保持する。基板回転機構１５は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として、基板９を基板保持部１４と共に回転する。処理液供給部１８０は、基板９上に処理液を供給する。
第１カップ部１６１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の周囲に形成される環状開口８１の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する基板９から飛散する処理液を受ける。カップ部移動機構１６２は、第１カップ部１６１を、環状開口８１の径方向外側の第１位置と、第１位置よりも下方の第２位置との間で上下方向に移動する。第２カップ部１６４は、第１カップ部１６１の上側に配置され、第１カップ部１６１が第２位置に位置する状態で環状開口８１の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する基板９から飛散する処理液を受ける。第２カップ部１６４は、チャンバ開閉機構１３１またはカップ部移動機構１６２により上下方向に移動する。
基板処理装置１では、環状開口８１が形成されている状態で、第１位置に位置する第１カップ部１６１がチャンバ蓋部１２２およびチャンバ本体１２１に接触することにより、チャンバ蓋部１２２、チャンバ本体１２１および第１カップ部１６１を含む第１の外部密閉構造が形成される。また、環状開口８１が形成されている状態で、第２カップ部１６４がチャンバ蓋部１２２および第２位置に位置する第１カップ部１６１に接触することにより、チャンバ蓋部１２２、チャンバ本体１２１、第１カップ部１６１および第２カップ部１６４を含む第２の外部密閉構造が形成される。
このように、基板処理装置１では、チャンバ蓋部１２２を上下方向に移動するチャンバ開閉機構１３１、または、第１カップ部１６１を上下方向に移動するカップ部移動機構１６２により、第２カップ部１６４を上下方向に移動する機構が兼用される。これにより、基板処理装置１の構成要素を移動させる機構の増加を抑制しつつ、複数種類の密閉空間（すなわち、チャンバ空間１２０、第１拡大密閉空間１００および第２拡大密閉空間１１０）を形成することができる。その結果、複数種類の処理液（例えば、薬液、リンス液および置換液）の混液を抑制しつつ、複数種類の処理（例えば、薬液処理、リンス処理および置換処理）を、それぞれに適した種類の密閉空間にて行うことができる。
基板処理装置１における基板９の処理では、上述のように、環状開口８１が形成されている状態で、第１カップ部１６１を第１位置にてチャンバ蓋部１２２およびチャンバ本体１２１に接触させることにより、チャンバ蓋部１２２、チャンバ本体１２１および第１カップ部１６１を含む第１の外部密閉構造が形成される（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１２よりも後に、第１の外部密閉構造内において、回転中の基板９に第１の処理液（例えば、薬液）が供給され、基板９から飛散する第１の処理液が第１カップ部１６１にて受けられる（ステップＳ１３）。
また、チャンバ蓋部１２２によりチャンバ本体１２１の上部開口を閉塞することにより、チャンバ密閉構造が形成される（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１４よりも後に、チャンバ密閉構造内において、回転中の基板９に第２の処理液（例えば、リンス液）が供給され、基板９から飛散する第２の処理液がチャンバ１２にて受けられる（ステップＳ１５）。
さらに、環状開口８１が形成されている状態で、第２カップ部１６４をチャンバ蓋部１２２および第２位置に位置する第１カップ部１６１に接触させることにより、チャンバ蓋部１２２、チャンバ本体１２１、第１カップ部１６１および第２カップ部１６４を含む第２の外部密閉構造が形成される（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１６よりも後に、第２の外部密閉構造内において、回転中の基板９に第３の処理液（例えば、置換液）が供給され、基板９から飛散する第３の処理液が第２カップ部１６４にて受けられる（ステップＳ１７）。
このように、基板９から飛散する第１の処理液を、チャンバ１２にて実質的に受けることなく、第１カップ部１６１にて受けることにより、チャンバ空間１２０に第１の処理液の雰囲気が残留することを防止または抑制することができる。その結果、チャンバ密閉構造内において基板９の処理が行われる際に、第１の処理液の残留雰囲気による基板９への悪影響を防止または抑制することができる。例えば、チャンバ密閉構造内において基板９のリンス処理が行われる際に、薬液の残留雰囲気による基板９への悪影響を防止または抑制することができる。
また同様に、基板９から飛散する第３の処理液を、チャンバ１２にて実質的に受けることなく、第２カップ部１６４にて受けることにより、チャンバ空間１２０に第３の処理液の雰囲気が残留することを防止または抑制することができる。その結果、チャンバ密閉構造内において基板９の処理が行われる際に、第３の処理液の残留雰囲気による基板９への悪影響を防止または抑制することができる。例えば、チャンバ密閉構造内において基板９の乾燥処理が行われる際に、置換液の残留雰囲気による基板９への悪影響を防止または抑制することができる。
基板処理装置１では、上述のように、第２カップ部１６４の内周縁部が、チャンバ蓋部１２２の外周縁部と上下方向に重なっている。そして、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１の上部開口を閉塞している状態では、第２カップ部１６４が第１カップ部１６１により支持され、第２カップ部１６４の内周縁部が、チャンバ蓋部１２２の外周縁部から上方に離間する。また、チャンバ開閉機構１３１により、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間する方向に相対的に移動する際に、第２カップ部１６４の内周縁部がチャンバ蓋部１２２の外周縁部により支持され、第２カップ部１６４がチャンバ蓋部１２２と共にチャンバ本体１２１に対して相対的に移動する。
このように、第２カップ部１６４が、チャンバ本体１２１から離間する方向にチャンバ蓋部１２２と共に相対移動することにより、チャンバ１２への基板９の搬入、および、チャンバ１２からの基板９の搬出を容易とすることができる。また、第２カップ部１６４をチャンバ蓋部１２２とは別の部材とすることにより、第２カップ部１６４がチャンバ蓋部１２２に固定されている場合に比べて、チャンバ蓋部１２２および第２カップ部１６４の形状の自由度を向上することができる。
上述のように、第２カップ部１６４の外径は、第１カップ部１６１の外径以下である。これにより、基板処理装置１の径方向の大型化を抑制することができる。
基板処理装置１では、第１カップ部１６１は、第２カップ部１６４と接触する位置に、第２カップ部１６４との間に全周に亘ってシールを形成するカップシール部（上記例では、リップシール６１３）を備える。カップシール部は、例えば、縦断面がＣ状であって横方向に開口する円環状の２つの弾性部材を、開口部とは反対側の部位を互いに向けて同心円状に配置したものである。カップシール部には、第２カップ部１６４にて受けられた第３の処理液が付着することがある。基板処理装置１では、上述のようにカップシール部が第１カップ部１６１に設けられることにより、基板９のチャンバ１２への搬出入時に第２カップ部１６４を上昇させる際に、カップシール部に付着した第３の処理液が第２カップ部１６４と共に上方へと移動することを防止または抑制することができる。その結果、搬出入中の基板９上に、第２カップ部１６４から第３の処理液が落下することを防止または抑制することができる。
上述の基板処理装置１および基板処理方法では、様々な変更が可能である。
例えば、図３に示す基板処理方法では、チャンバ密閉状態で、ステップＳ１５のリンス処理およびステップＳ１９の乾燥処理の２種類の処理が行われるが、必ずしも、チャンバ密閉状態において２種類の処理が行われる必要はない。上述の基板処理方法では、チャンバ密閉状態、第１の外部密閉状態および第２の外部密閉状態のそれぞれにおいて、１種類以上の処理が行われていればよい。また、チャンバ密閉状態、第１の外部密閉状態および第２の外部密閉状態における処理の順序は、様々に変更されてよい。
基板処理装置１では、第２カップ部１６４の外径が、第１カップ部１６１の外径よりも大きくてもよい。また、第１カップ部１６１と第２カップ部１６４とが接触する位置に配置される上述のカップシール部は、第２カップ部１６４に設けられてもよい。
基板処理装置１では、第２カップ部１６４は、図１および図６に示す状態でチャンバ蓋部１２２に対して固定されていてもよい。具体的には、第２カップ部１６４の上面部６４２の内周縁部が、チャンバ蓋部１２２のフランジ部１２５に接触した状態で、第２カップ部１６４がチャンバ蓋部１２２に固定されていてもよい。この場合、第２カップ部１６４の上下方向の移動には、カップ部移動機構１６２は利用されず、チャンバ開閉機構１３１が利用される。また、図６に示す状態において、第１カップ部１６１とカップ対向部１６３との間の上下方向の距離が図示されたものよりも大きくされ、チャンバ密閉構造を形成する際には、第１カップ部１６１がさらに下降する。
あるいは、第２カップ部１６４は、図４および図５に示す状態で第１カップ部１６１に対して固定されていてもよい。具体的には、第２カップ部１６４の側壁部６４１の下端部が、第１カップ部１６１の上面部６１２に接触した状態で、第２カップ部１６４が第１カップ部１６１に固定されていてもよい。この場合、第２カップ部１６４の上下方向の移動には、チャンバ開閉機構１３１は利用されず、カップ部移動機構１６２が利用される。また、チャンバ蓋部１２２の外径は、第２カップ部１６４の上面部６４２の内径よりも僅かに小さくされ、図６に示す第２の外部密閉構造が形成される際には、第２カップ部１６４の上面部６４２の内周縁とチャンバ蓋部１２２の外側面との間にシールが形成される。具体的には、例えば、第２カップ部１６４の上面部６４２の内周縁にリップシールが設けられ、当該リップシールがチャンバ蓋部１２２の外側面と接触することにより（すなわち、当該リップシールを介して第２カップ部１６４がチャンバ蓋部１２２に接触することにより）、第２カップ部１６４とチャンバ蓋部１２２との間に、気体および液体の通過を防止するシールが形成される。
基板処理装置１では、トッププレート１２３は省略されてもよい。また、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、例えば、基板９の上方にて基板９の中央部と外周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。
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が密閉されたチャンバ密閉状態で行われ、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が当該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。
第１カップ部１６１および第２カップ部１６４の形状は、適宜変更されてよい。基板処理装置１では、第１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、第１拡大密閉空間１００が形成されてもよい。また、第２カップ部１６４の上面部６４２以外の部位（例えば、側壁部６４１）がチャンバ蓋部１２２に接することにより、第２拡大密閉空間１１０が形成されてもよい。
上部ノズル１８１および下部ノズル１８２の形状は、突出する形状には限定されない。処理液を吐出する吐出口、または、不活性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
１２ チャンバ
１４ 基板保持部
１５ 基板回転機構
８１ 環状開口
１２１ チャンバ本体
１２２ チャンバ蓋部
１３１ チャンバ開閉機構
１６１ 第１カップ部
１６２ カップ部移動機構
１６４ 第２カップ部
１８０ 処理液供給部
１８３ 薬液供給部
１８４ リンス液供給部
１８５ 置換液供給部
２２４ （チャンバ蓋部の）フランジ部
６１３ リップシール
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ２０ ステップ

Claims (5)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    チャンバ本体およびチャンバ蓋部を有し、前記チャンバ蓋部により前記チャンバ本体の上部開口を閉塞することにより前記チャンバ本体および前記チャンバ蓋部を含むチャンバ密閉構造を形成するチャンバと、
    前記チャンバ蓋部を前記チャンバ本体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と、
    前記チャンバ内に配置され、水平状態で基板を保持する基板保持部と、
    前記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する基板回転機構と、
    前記基板上に処理液を供給する処理液供給部と、
    前記チャンバ蓋部が前記チャンバ本体から離間することにより前記基板の周囲に形成される環状開口の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受ける第１カップ部と、
    前記第１カップ部を、前記環状開口の径方向外側の第１位置と、前記第１位置よりも下方の第２位置との間で前記上下方向に移動するカップ部移動機構と、
    前記第１カップ部の上側に配置され、前記第１カップ部が前記第２位置に位置する状態で前記環状開口の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受ける第２カップ部と、
    を備え、
    前記第２カップ部が、前記チャンバ開閉機構または前記カップ部移動機構により前記上下方向に移動し、
    前記環状開口が形成されている状態で、前記第１位置に位置する前記第１カップ部が前記チャンバ蓋部および前記チャンバ本体に接触することにより、前記チャンバ蓋部、前記チャンバ本体および前記第１カップ部を含む第１の外部密閉構造が形成され、
    前記環状開口が形成されている状態で、前記第２カップ部が前記チャンバ蓋部および前記第２位置に位置する前記第１カップ部に接触することにより、前記チャンバ蓋部、前記チャンバ本体、前記第１カップ部および前記第２カップ部を含む第２の外部密閉構造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、
    前記第２カップ部の内周縁部が、前記チャンバ蓋部の外周縁部と上下方向に重なっており、
    前記チャンバ蓋部が前記チャンバ本体の前記上部開口を閉塞している状態では、前記第２カップ部が前記第１カップ部により支持され、前記第２カップ部の前記内周縁部が、前記チャンバ蓋部の前記外周縁部から上方に離間し、
    前記チャンバ開閉機構により、前記チャンバ蓋部が前記チャンバ本体から離間する方向に相対的に移動する際に、前記第２カップ部の前記内周縁部が前記チャンバ蓋部の前記外周縁部により支持され、前記第２カップ部が前記チャンバ蓋部と共に前記チャンバ本体に対して相対的に移動することを特徴とする基板処理装置。
  3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
    前記第１カップ部が、前記第２カップ部と接触する位置に、前記第２カップ部との間に全周に亘ってシールを形成するカップシール部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、
    前記第２カップ部の外径が、前記第１カップ部の外径以下であることを特徴とする基板処理装置。
  5. チャンバ本体およびチャンバ蓋部を有し、前記チャンバ蓋部により前記チャンバ本体の上部開口を閉塞することにより前記チャンバ本体および前記チャンバ蓋部を含むチャンバ密閉構造を形成するチャンバと、前記チャンバ蓋部を前記チャンバ本体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と、前記チャンバ内に配置され、水平状態で基板を保持する基板保持部と、前記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する基板回転機構と、前記基板上に処理液を供給する処理液供給部と、前記チャンバ蓋部が前記チャンバ本体から離間することにより前記基板の周囲に形成される環状開口の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受ける第１カップ部と、前記第１カップ部を、前記環状開口の径方向外側の第１位置と、前記第１位置よりも下方の第２位置との間で前記上下方向に移動するカップ部移動機構と、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、
    前記基板処理装置が、前記第１カップ部の上側に配置され、前記第１カップ部が前記第２位置に位置する状態で前記環状開口の径方向外側に全周に亘って位置し、回転する前記基板から飛散する処理液を受ける第２カップ部をさらに備え、
    前記第２カップ部が、前記チャンバ開閉機構または前記カップ部移動機構により前記上下方向に移動し、
    前記基板処理方法が、
    ａ）前記環状開口が形成されている状態で、前記第１カップ部を前記第１位置にて前記チャンバ蓋部および前記チャンバ本体に接触させることにより、前記チャンバ蓋部、前記チャンバ本体および前記第１カップ部を含む第１の外部密閉構造を形成する工程と、
    ｂ）前記ａ）工程よりも後に、前記第１の外部密閉構造内において、回転中の前記基板に第１の処理液を供給し、前記基板から飛散する前記第１の処理液を前記第１カップ部にて受ける工程と、
    ｃ）前記チャンバ蓋部により前記チャンバ本体の前記上部開口を閉塞することにより前記チャンバ密閉構造を形成する工程と、
    ｄ）前記ｃ）工程よりも後に、前記チャンバ密閉構造内において、回転中の前記基板に第２の処理液を供給し、前記基板から飛散する前記第２の処理液を前記チャンバにて受ける工程と、
    ｅ）前記環状開口が形成されている状態で、前記第２カップ部を前記チャンバ蓋部および前記第２位置に位置する前記第１カップ部に接触させることにより、前記チャンバ蓋部、前記チャンバ本体、前記第１カップ部および前記第２カップ部を含む第２の外部密閉構造を形成する工程と、
    ｆ）前記ｅ）工程よりも後に、前記第２の外部密閉構造内において、回転中の前記基板に第３の処理液を供給し、前記基板から飛散する前記第３の処理液を前記第２カップ部にて受ける工程と、
    を備えることを特徴とする基板処理方法。
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