JP2018116977A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

基板処理装置および基板処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018116977A
JP2018116977A JP2017005292A JP2017005292A JP2018116977A JP 2018116977 A JP2018116977 A JP 2018116977A JP 2017005292 A JP2017005292 A JP 2017005292A JP 2017005292 A JP2017005292 A JP 2017005292A JP 2018116977 A JP2018116977 A JP 2018116977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
substrate
processing
processing liquid
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017005292A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6940281B2 (ja
Inventor
優大 西村
Yudai Nishimura
優大 西村
小林　健司
Kenji Kobayashi
健司 小林
世 根来
Sei Negoro
世 根来
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Screen Holdings Co Ltd
Original Assignee
Screen Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Screen Holdings Co Ltd filed Critical Screen Holdings Co Ltd
Priority to JP2017005292A priority Critical patent/JP6940281B2/ja
Priority to CN201780082037.5A priority patent/CN110140198B/zh
Priority to KR1020197018515A priority patent/KR102264352B1/ko
Priority to PCT/JP2017/046095 priority patent/WO2018131428A1/ja
Priority to TW106146018A priority patent/TWI666070B/zh
Publication of JP2018116977A publication Critical patent/JP2018116977A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6940281B2 publication Critical patent/JP6940281B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02052—Wet cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02307—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a liquid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02343—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a liquid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/6715—Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

【課題】基板へのダメージを抑制しながら、物理力を用いて基板を良好に洗浄することができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理装置１に係る処理液ノズル６は、筒状空間２１が内部に形成されたボディ２２と、ボディ２２に取り付けられて、筒状空間２１に溜められている処理液の液面に物理力を付与する第１の物理力付与ユニット２３とを含む。処理液ノズル６を基板Ｗの上面に近接して対向させた状態で、筒状空間２１に処理液が供給される。これにより、基板Ｗの上面に、第１の液柱部分４１および第２の液柱部分４２を含む処理液の液柱４６が形成される。第１の液柱部分は、筒状空間２１の下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間を処理液で液密に満たす。第２の液柱部分４２は、第１の液柱部分４１から上方に連なり、筒状空間２１に溜められた処理液からなる。【選択図】図３

Description

この発明は、処理液を用いて基板の上面を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、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、太陽電池用基板などが含まれる。
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板に対して処理液を用いた処理が行われる。
基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持されている基板の上面に処理液の液滴を衝突させる二流体ノズルと、スピンチャックに保持されている基板の上面に向けて保護液を吐出する保護液ノズルとを備えている（下記特許文献１参照）。
このような基板処理装置における洗浄処理では、二流体ノズルは、基板の上面内の領域（以下では、「噴射領域」という。）に向けて処理液を噴射する。また、二流体ノズルからの処理液の液滴の噴射と並行して、保護液ノズルから基板の上面に向けて保護液が吐出される。保護液ノズルから吐出された保護液は噴射領域に進入し、保護液の液膜が噴射領域に形成される。よって、処理液の液滴は、保護液の液膜によって噴射領域が覆われている状態で噴射領域に衝突する。
特開２０１２−２１６７７７号公報
高い洗浄性能を実現するために、二流体ノズルの噴射圧を高めることが考えられる。しかしながら、二流体ノズルの噴射圧が高いと、二流体ノズルの噴射される処理液の液滴が、保護液の液膜を噴射領域の周囲に押し退けてしまうおそれがある。この場合、後続の処理液の液滴が保護液の液膜で保護されていない噴射領域に直接衝突するおそれがある。すなわち、十分な厚みを有する保護液の液膜で噴射領域を確実に覆い続けることは難しい。その結果、二流体ノズルからの処理液の液滴の噴射によって、基板の上面にダメージを与えるおそれがある。
一方、基板へのダメージを回避するために、二流体ノズルの噴射圧を下げることも考えられる。しかし、この場合、処理液の液滴の噴射に伴う洗浄能力が低下する結果、基板の上面を良好に洗浄することができない。
すなわち、特許文献１の手法では、基板に与えるダメージを低減しながら、洗浄性能を高めることに限界がある。
したがって、基板へのダメージを抑制しながら、液滴ノズルからの処理液の液滴を用いて基板の上面を良好に処理することが求められている。
このような課題は、処理液の液滴を基板に噴射する液滴洗浄に限られず、超音波振動が付与された処理液を基板に供給することにより、基板から異物を除去する超音波洗浄にも共通している。
そこで、本発明の目的は、基板へのダメージを抑制しながら、物理力を用いて基板を良好に洗浄することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板を水平姿勢に保持するための基板保持ユニットと、前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に対向する下部開口、および上下方向の筒状空間であって前記下部開口から上方に連なる筒状空間を区画する内壁を有し、前記下部開口から処理液を吐出する処理液ノズルと、前記下部開口と前記基板の上面との間を処理液で液密に満たす第１の液柱部分と、前記第１の液柱部分から上方に連なり、前記筒状空間に溜められた処理液からなる第２の液柱部分とを含む処理液の液柱を、前記基板の上面に形成する液柱形成ユニットと、前記第２の液柱部分に物理力を付与する物理力付与ユニットを含む、基板処理装置を提供する。
この構成によれば、処理液ノズルによって基板の上面に処理液の液柱が形成される。処理液の液柱は、処理液ノズルの下部開口と基板の上面との間を処理液で液密に満たす第１の液柱部分と、第１の液柱部分から上方に連なり、筒状空間に溜められた処理液からなる第２の液柱部分とを含む。物理力付与ユニットによって第２の液柱部分に物理力が付与される。これにより、処理液の液柱に衝撃波が発生し、この衝撃波が処理液の液柱を伝播して基板の上面に与えられる。その結果、基板の上面を良好に洗浄することができる。
この場合、物理力付与ユニットからの物理力を、処理液の液柱を介して基板に付与するので、物理力付与ユニットからの物理力を基板に直接付与する場合と比較して、基板に与えられるダメージを低減させることができる。
ゆえに、基板へのダメージを抑制しながら、物理力を用いて基板を良好に洗浄することができる。
請求項２に記載の発明は、前記液柱形成ユニットは、前記物理力付与ユニットによらずに前記筒状空間に処理液を供給する処理液供給ユニットをさらに含む、請求項１に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、処理液供給ユニットからの処理液が筒状空間に供給される。そのため、筒状空間に処理液を良好に溜めることができる。これにより、基板の上面に液柱を良好に形成することができる。
請求項３に記載の発明は、前記内壁には、前記筒状空間に処理液を供給する処理液供給口が形成されており、前記処理液供給ユニットは、前記処理液供給口から処理液を水平に前記筒状空間に導入する、請求項２に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、筒状空間に水平に導入された処理液は、下部開口から直ちに流出せずに筒状空間に一旦止まる。すなわち、筒状空間に処理液を良好に溜めることができる。
請求項４に記載の発明は、前記処理液ノズルは、前記内壁から横方向に張り出すフランジを含み、前記処理液供給ユニットは、前記筒状空間と前記フランジに形成された処理液導入口とを連通する第１の供給流路を含む、請求項２または３に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、フランジの内部に第１の供給流路が形成されているので、フランジの内部を有効活用できる。そのため、処理液ノズル外に第１の供給流路を別途設ける必要がないから、部品点数の低減および／または処理液供給ユニットの小型化を図ることができる。
請求項５に記載の発明は、前記処理液ノズルは、前記内壁を有する内筒と、前記内筒の側方を取り囲む外筒とを含み、前記処理液供給ユニットは、前記内筒と前記外筒との間に区画された筒状の第２の供給流路を含む、請求項２または３に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、前記内筒と前記外筒との間に区画された筒状の第２の供給流路を区画するため、別に供給経路を設ける必要がないから、部品点数の低減および／または処理液供給ユニットの小型化を図ることができる。
請求項６に記載の発明は、前記液柱形成ユニットは、前記下部開口と前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面との間の間隔を変更する第１の間隔変更ユニットを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、下部開口と基板の上面との間の間隔を変更することにより、第１の液柱部分の上下方向の厚みを変更することができる。そのため、処理液の液柱の上下方向の厚みを、処理液の液柱を伝播する衝撃波が、基板の上面にダメージを与えず、かつ基板の上面に十分な洗浄力を付与できるような最適な厚みに調整することが可能である。
請求項７に記載の発明は、前記第２の液柱部分の液面と前記下部開口との間の間隔を変更する第２の間隔変更ユニットをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第２の液柱部分の液面と下部開口との間の間隔を変更することにより、第２の液柱部分の上下方向の厚みを変更することが可能である。そのため、処理液の液柱の上下方向の厚みを、処理液の液柱を伝播する衝撃波が、基板の上面にダメージを与えず、かつ基板の上面に十分な洗浄力を付与できるような最適な厚みに調整することが可能である。
また、第２の液柱部分の上下方向の厚みを変更させることにより、下部開口と基板の上面との間の間隔によらずに、処理液の液柱の厚みを調整することができる。これにより、第１の液柱部分の柱状の形体を保持しながら、処理液の液柱の厚みを最適な厚みに調整することができる。
請求項８に記載の発明は、前記処理液ノズルは、前記内壁の下部分から横方向に張り出すフランジを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、下部開口から吐出されて基板の上面で跳ね返った処理液が周囲に飛散することを抑制することができる。
請求項９に記載の発明は、前記物理力付与ユニットが、前記第２の液柱部分の液面に向けて処理液の液滴を噴射する液滴噴射ユニットを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第２の液柱部分の液面への処理液の液滴の噴射により第２の液柱部分の液面に振動が付与され、これにより、処理液の液柱に衝撃波が発生し、この衝撃波が処理液の液柱を伝播して基板の上面に与えられる。これにより、基板の上面を良好に洗浄することができる。
この場合、液滴噴射ユニットからの処理液の液滴を、処理液の液柱を介して基板に付与するので、液滴噴射ユニットからの処理液の液滴を、基板に直接付与する場合と比較して、基板に与えられるダメージを低減させることができる。
ゆえに、基板へのダメージを抑制しながら、処理液の液滴による振動を用いた洗浄処理を基板に良好に施すことができる。
請求項１０に記載の発明は、前記筒状内壁には、前記筒状空間に存在している気体を前記筒状空間外に導出する導出口が形成されている、請求項９に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、筒状内壁に導出口が設けられている。第２の液柱部分の液面への処理液の液滴の噴射圧のために、筒状空間の内部圧力が高圧になるおそれがある。筒状空間に存在する気体を、導出口を通して筒状空間外に排除することにより、筒状空間の内部圧力を低減させることができる。ゆえに、処理液の液柱を良好に形成することができる。
請求項１１に記載のように、前記処理液供給ユニットによって供給される処理液の種類が、前記液滴噴射ユニットから噴射される処理液の液滴の種類と同じであってもよい。また、請求項１２に記載のように、前記処理液供給ユニットによって供給される処理液の種類が、前記液滴噴射ユニットから噴射される処理液の液滴の種類と異なっていてもよい。
請求項１３に記載の発明は、前記物理力付与ユニットが、前記第２の液柱部分に接液して、前記第２の液柱部分に超音波振動を付与する超音波振動子を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、第２の液柱部分に超音波振動子から超音波振動が付与されることにより、処理液の液柱に衝撃波が発生し、この衝撃波が処理液の液柱を伝播して基板の上面に与えられる。これにより、基板の上面を良好に洗浄することができる。
この場合、液柱の高さを十分に確保することができるので、薄い液膜を介して超音波振動を基板に付与する場合と比較して、基板に与えられるダメージを低減させることができる。
これにより、基板へのダメージを抑制しながら、超音波振動が付与された処理液を用いた洗浄処理を基板に良好に施すことができる。
請求項１４に記載の発明は、前記基板保持ユニットに保持されている基板を、当該基板の中央部を通る鉛直軸線周りに回転させる基板回転ユニットと、前記基板回転ユニットにより回転されている基板の上面において、前記処理液の液柱が形成される液柱形成領域を、前記基板の上面の中央部と前記基板の上面の周縁部との間で移動させる液柱形成領域移動ユニットとをさらに含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、鉛直軸線まわりに基板を回転させながら、液柱形成領域を、基板の上面の中央部と基板の上面の周縁部との間で移動させることにより、液柱形成領域を、基板の上面の全域を走査させることができる。これにより、物理力が付与された処理液の液柱を用いて、基板の上面の全域を良好に洗浄することができる。
前記の目的を達成するための請求項１５に記載の発明は、下部開口、および上下方向の筒状空間であって下部開口から上方に連なる筒状空間を区画する内壁を有する処理液ノズルを、水平姿勢に保持されている基板の上面に前記下部開口が対向するように配置するノズル配置工程と、前記処理液ノズルに処理液を供給することにより、前記下部開口と前記基板の上面との間を処理液で液密に満たす第１の液柱部分と、前記第１の液柱部分から上方に連なり、前記筒状空間に溜められた処理液からなる第２の液柱部分とを含む処理液の液柱を、前記基板の上面に形成する液柱形成工程と、前記第２の液柱部分に物理力を付与する物理力付与工程とを含む、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、処理液ノズルによって基板の上面に処理液の液柱が形成される。処理液の液柱は、処理液ノズルの下部開口と基板の上面との間を処理液で液密に満たす第１の液柱部分と、第１の液柱部分から上方に連なり、筒状空間に溜められた処理液からなる第２の液柱部分とを含む。物理力付与ユニットによって第２の液柱部分に物理力が付与される。これにより、処理液の液柱に衝撃波が発生し、この衝撃波が処理液の液柱を伝播して基板の上面に与えられる。その結果、基板の上面を良好に洗浄することができる。
この場合、物理力付与ユニットからの物理力を、処理液の液柱を介して基板に付与するので、物理力付与ユニットからの物理力を基板に直接付与する場合と比較して、基板に与えられるダメージを低減させることができる。
ゆえに、基板へのダメージを抑制しながら、物理力を用いて基板を良好に洗浄することができる。
請求項１６に記載の発明は、前記液柱形成工程は、前記物理力付与工程によらずに前記筒状空間に処理液を供給する処理液供給工程をさらに含む、請求項１５に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、処理液供給ユニットからの処理液が筒状空間に供給される。そのため、筒状空間に処理液を良好に溜めることができる。これにより、基板の上面に液柱を良好に形成することができる。
請求項１７に記載の発明は、前記内壁には、前記筒状空間に処理液を供給する処理液供給口が形成されており、前記処理液供給工程は、前記処理液供給口から処理液を水平に前記筒状空間に導入する工程を含む、請求項１６に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、筒状空間に水平に導入された処理液は、下部開口から直ちに流出せずに筒状空間に一旦止まる。すなわち、筒状空間に処理液を良好に溜めることができる。
請求項１８に記載の発明は、前記液柱形成ユニットは、前記下部開口と前記基板の上面との間の間隔を変更する第１の間隔変更工程を含む、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、下部開口と基板の上面との間の間隔を変更することにより、第１の液柱部分の上下方向の厚みを変更することができる。そのため、処理液の液柱の上下方向の厚みを、処理液の液柱を伝播する衝撃波が、基板の上面にダメージを与えず、かつ基板の上面に十分な洗浄力を付与できるような最適な厚みに調整することが可能である。
請求項１９に記載の発明は、前記第２の液柱部分の液面と前記下部開口との間の間隔を変更する第２の間隔変更工程をさらに含む、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、第２の液柱部分の液面と下部開口との間の間隔を変更することにより、第２の液柱部分の上下方向の厚みを変更することが可能である。そのため、処理液の液柱の上下方向の厚みを、処理液の液柱を伝播する衝撃波が、基板の上面にダメージを与えず、かつ基板の上面に十分な洗浄力を付与できるような最適な厚みに調整することが可能である。
また、第２の液柱部分の上下方向の厚みを変更させることにより、下部開口と基板の上面との間の間隔によらずに、処理液の液柱の厚みを調整することができる。これにより、第１の液柱部分の柱状の形体を保持しながら、処理液の液柱の厚みを最適な厚みに調整することができる。
請求項２０に記載の発明は、前記物理力付与工程が、前記第２の液柱部分の液面に向けて処理液の液滴を噴射する液滴噴射工程を含む、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、第２の液柱部分の液面への処理液の液滴の噴射により第２の液柱部分の液面に振動が付与され、これにより、処理液の液柱に衝撃波が発生し、この衝撃波が処理液の液柱を伝播して基板の上面に与えられる。これにより、基板の上面を良好に洗浄することができる。
この場合、液滴噴射ユニットからの処理液の液滴を、処理液の液柱を介して基板に付与するので、液滴噴射ユニットからの処理液の液滴を、基板に直接付与する場合と比較して、基板に与えられるダメージを低減させることができる。
ゆえに、基板へのダメージを抑制しながら、処理液の液滴による振動を用いた洗浄処理を基板に良好に施すことができる。
請求項２１に記載の発明は、前記基板を、当該基板の中央部を通る鉛直軸線周りに回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程において、前記処理液の液柱が形成される液流形成領域を、前記基板の上面の中央部と、前記基板の上面の周縁部との間で移動させる液柱形成領域移動工程とをさらに含む、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、鉛直軸線まわりに基板を回転させながら、液柱形成領域を、基板の上面の中央部と基板の上面の周縁部との間で移動させることにより、液柱形成領域を、基板の上面の全域を走査させることができる。これにより、物理力が付与された処理液の液柱を用いて、基板の上面の全域を良好に洗浄することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。 図２は、前記基板処理装置に含まれる処理ユニットの構成例を説明するための図解的な断面図である。 図３は、前記処理ユニットに含まれる処理液ノズルの構成例を説明するための模式的な縦断面図である。 図４は、図３を、切断面線IV−IVから見た横断面図である。 図５は、前記処理液ノズルの構成例を説明するための模式的な縦断面図である。 図６は、前記処理液ノズルに含まれる第１の物理力付与ユニットの構成例を説明するための模式的な縦断面図である。 図７は、前記基板処理装置の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。 図８は、前記基板処理装置による基板処理例を説明するための流れ図である。 図９は、前記基板処理例における物理洗浄処理工程を説明するための模式的な図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係る処理液ノズルの構成例を説明するための模式的な縦断面図である。 図１１は、本発明の第３の実施形態に係る処理液ノズルの構成例を説明するための模式的な縦断面図である。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。基板処理装置１は、シリコンウエハなどの基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Ｗは、円板状の基板である。基板処理装置１は、処理液で基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、処理ユニット２で処理される複数枚の基板Ｗを収容するキャリヤＣ１が載置されるロードポートＬＰと、ロードポートＬＰと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットＩＲおよびＣＲと、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。搬送ロボットＩＲは、キャリヤＣ１と搬送ロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する。複数の処理ユニット２は、たとえば、同様の構成を有している。
図２は、処理ユニット２の構成例を説明するための図解的な断面図である。
処理ユニット２は、箱形のチャンバ４と、チャンバ４内で一枚の基板Ｗを水平な姿勢で保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック（基板保持ユニット）５と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面に処理液を吐出するための処理液ノズル６と、処理液ノズル６に処理液を供給する処理液供給ユニット７とを含む。
チャンバ４は、スピンチャック５やノズルを収容する箱状の隔壁１０と、隔壁１０の上部から隔壁１０内に清浄空気（フィルタによってろ過された空気）を送る送風ユニットしてのＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１１と、隔壁１０の下部からチャンバ４内の気体を排出する排気ダクト１２とを含む。ＦＦＵ１１は、隔壁１０の上方に配置されており、隔壁１０の天井に取り付けられている。ＦＦＵ１１は、隔壁１０の天井からチャンバ４内に下向きに清浄空気を送る。排気ダクト１２は、処理カップ９の底部に接続されており、基板処理装置１が設置される工場に設けられた排気処理設備に向けてチャンバ４内の気体を導出する。したがって、チャンバ４内を下方に流れるダウンフロー（下降流）が、ＦＦＵ１１および排気ダクト１２によって形成される。基板Ｗの処理は、チャンバ４内にダウンフローが形成されている状態で行われる。
スピンチャック５として、基板Ｗを水平方向に挟んで基板Ｗを水平に保持する挟持式のチャックが採用されている。具体的には、スピンチャック５は、スピンモータ（基板回転ユニット）１３と、このスピンモータ１３の駆動軸と一体化されたスピン軸１４と、スピン軸１４の上端に略水平に取り付けられた円板状のスピンベース１５とを含む。
スピンベース１５の上面には、その周縁部に複数個（３個以上。たとえば６個）の挟持部材１６が配置されている。複数個の挟持部材１６は、スピンベース１５の上面周縁部において、基板Ｗの外周形状に対応する円周上で適当な間隔を空けて配置されている。
また、スピンチャック５としては、挟持式のものに限らず、たとえば、基板Ｗの裏面を真空吸着することにより、基板Ｗを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転することにより、スピンチャック５に保持されている基板Ｗを回転させる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
処理液ノズル６は、基板Ｗの上面における処理液の供給位置を変更できるスキャンノズルとしての基本形態を有している。処理液ノズル６は、スピンチャック５の上方でほぼ水平に延びたノズルアーム１７の先端部に取り付けられている。ノズルアーム１７は、スピンチャック５の側方でほぼ鉛直に延びたアーム支持軸（図示しない）に支持されている。ノズルアーム１７には、モータ等で構成されるアーム揺動ユニット（液柱形成領域移動ユニット）１９が結合されている。アーム揺動ユニット１９の駆動により、ノズルアーム１７を、アーム支持軸を中心として水平面内で揺動させることができる。この揺動により、この揺動軸線まわりに、処理液ノズル６を回動させることができるようになっている。
また、ノズルアーム１７には、サーボモータやボールねじ機構などで構成されるアーム昇降ユニット（第１の間隔変更ユニット）２０が結合されている。アーム昇降ユニット２０の駆動によりノズルアーム１７を昇降させ、この昇降により、処理液ノズル６を昇降させることができる。アーム昇降ユニット２０の昇降により、処理液ノズル６を、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面と処理液ノズル６の下端とが所定の間隔（すなわち、次に述べる下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間の間隔）Ｗ１（たとえば約５ｍｍ、あるいはそれ以下。図３参照）を空けて対向する下位置と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上方に大きく退避する上位置との間で昇降させることができる。このように、アーム昇降ユニット２０は、処理液ノズル６を、基板Ｗに接近／離反させるための接離駆動機構を構成している。
図３は、処理液ノズル６の構成例を説明するための模式的な縦断面図である。図４は、図３を、切断面線IV−IVから見た横断面図である。図５は、処理液ノズル６の構成例を説明するための模式的な縦断面図であって、図３に示す状態から、筒状空間２１に溜められている処理液の液面（第２の液柱部分４２の液面４３）を上昇させた状態を示す。
以下の説明では、ボディ２２（筒体２４およびフランジ３０を含む）の周方向を周方向Ｃとする。ボディ２２の径方向を径方向Ｒとする。
図３および図４に示すように、処理液ノズル６は、処理液を溜めることができる筒状空間２１が内部に形成されたボディ２２と、ボディ２２に取り付けられて、筒状空間２１に溜められている処理液の液面（第２の液柱部分４２の液面４３）に物理力を付与する第１の物理力付与ユニット２３とを含む。第１の物理力付与ユニット２３は、筒状空間２１に溜められている処理液の液面（第２の液柱部分４２の液面４３）に処理液の液滴を噴射する液滴噴射ユニットである。ボディ２２は、ノズルアーム１７に同伴昇降可能に取り付けられている。そのため、アーム昇降ユニット２０の駆動により、ノズルアーム１７とともにボディ２２が昇降する。
ボディ２２は、たとえば円筒からなる筒体２４と、筒体２４の下部分（この実施形態では、約下半分）の外周から、径方向Ｒの外方に向けて突出する円盤状のフランジ３０とを含む。フランジ３０は、次に述べる下部開口２１ｂから吐出されて基板Ｗの上面で跳ね返った処理液が周囲に飛散することを抑制するべく設けられている。
筒体２４の内周面は、所定の鉛直軸まわりに円筒状をなす筒状内壁２６によって構成されている。筒状内壁２６および筒体２４の上面２４ａおよび下面２４ｂによって、上下方向に延びる円筒状の筒状空間２１が区画されている。筒状空間２１は、筒体２４の下面２４ｂに開口して円形の下部開口２１ｂを形成し、筒体２４の上面２４ａに開口して円形の上部開口２１ａを形成している。下部開口２１ｂと上部開口２１ａとの径は互いに等しい。
筒体２４の下部分には、２つの処理液供給口２５が開口している。２つの処理液供給口２５は、周方向Ｃに１８０°間隔を隔てて設けられている。
筒体２４の上部分には、筒状空間２１に存在する気体を筒状空間２１外に導出するための導出口２７が開口している。導出口２７は、筒状空間２１に溜められている処理液の液面（第２の液柱部分４２の液面４３）よりも常に高くなるような位置に設けられている。この実施形態では、２つの導出口２７が周方向Ｃに１８０°間隔を隔てて設けられており、周方向Ｃに関し処理液供給口２５と揃っている。しかし、周方向Ｃに関して導出口２７が処理液供給口２５とずれていてもよい。導出口２７には、排気配管３９を介して排気装置４０（図７参照）が接続されている。排気装置４０は、たとえばエジェクタ等の吸引装置によって構成されており、導出口２７の内部を排気して、筒状空間２１に存在する気体を、導出口２７を通して筒状空間２１外に排出させる。
処理液供給ユニット７は、処理液ノズル６の内部を貫通して形成された、処理液供給口２５と同数（たとえば２つ）の第１の供給流路２９を含む。各第１の供給流路２９は、径方向Ｒに沿って水平に延びる水平部２９ａと、水平部２９ａの外周端から上方に立ち上がる垂直部２９ｂとを含む。垂直部２９ｂは、フランジ３０の上面の外周部に開口して処理液導入口３２を形成している。処理液導入口３２は、フランジ３０の上面の周縁部に２つ設けられている。２つの処理液導入口３２は、周方向Ｃに１８０°間隔を隔てて設けられている。
フランジ３０の内部に第１の供給流路２９が形成されているので、フランジ３０の内部を有効活用できる。そのため、筒体２４外に第１の供給流路を別途設ける必要がないから、部品点数の低減および／または処理液供給ユニット７の小型化を図ることができる。
処理液供給ユニット７は、第１の処理液供給配管３３をさらに含む。第１の処理液供給配管３３の一端は処理液導入口３２に接続されており、第１の処理液供給配管３３の他端は処理液供給源に接続されている。第１の処理液供給配管３３の途中部には、第１の処理液供給配管３３を開閉する第１の処理液バルブ３４と、第１の処理液供給配管３３の開度を調整して、第１の処理液供給配管３３（すなわち、筒状空間２１）に供給される処理液の流量を調整するための流量調整バルブ３５とを含む。
処理液は、薬液または水を含む。薬液として、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液：ammonia−hydrogen peroxide mixture）、ＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水）、フッ酸、バッファードフッ酸、アンモニア水、ＦＰＭ（フッ酸過酸化水素水混合液）、ＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture）、イソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）等を例示できる。水は、たとえば脱イオン水（ＤＩＷ）であるが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
第１の物理力付与ユニット２３は、外郭円筒状をなすハウジング３６を有している。ハウジング３６の直径は、筒状内壁２６の内径よりも小さく設定されている。そのため、筒状内壁２６とハウジング３６の間には、環状の隙間が形成されている。ハウジング３６は、上下方向の一部（図３では上端部）に、径方向Ｒの外方に張り出す円盤状の張出部３７が設けられている。張出部３７の外径は、筒状内壁２６の内径よりも大きい。ハウジング３６は、ボールねじ等を含む支持構造（図示しない）を介して、処理液ノズル６のボディ２２に支持されている。また、第１の物理力付与ユニット２３は、ボディ２２に対して、たとえばスプライン構造（図示しない）等によって相対回転不能にかつ相対昇降可能に設けられている。張出部３７の下面の周縁部と、ボディ２２の上端部との間の周囲は、ベローズ４４によって覆われている。これにより、ベローズ４４の内側の空間に埃等が進入することを防止しながら、第１の物理力付与ユニット２３とボディ２２とを相対的に昇降させることができる。
ハウジング３６には、サーボモータやボールねじ機構などで構成される物理昇降ユニット３８が結合されている。物理昇降ユニット３８の駆動により、第１の物理力付与ユニット２３をボディ２２に対して昇降させることができる。
処理ユニット２により基板Ｗに対して処理を行う際には、ノズルアーム１７の揺動および昇降により、処理液ノズル６が、基板Ｗの上面に近接して対向する下位置（図３に示す位置）に配置される。この状態で、第１の処理液バルブ３４が開かれることにより、処理液供給源からの処理液が、第１の処理液供給配管３３を介して第１の供給流路２９に供給される。第１の供給流路２９に供給された処理液は、水平部２９ａの下流端に接続された各処理液供給口２５から、筒状空間２１に水平に導入される。筒状空間２１に水平に導入された処理液は、下部開口２１ｂから直ちに流出せずに筒状空間２１に一旦止まる。これにより、筒状空間２１に処理液を良好に溜めることができる。
筒状空間２１への処理液の供給により、筒状空間２１に処理液が溜められ、かつその処理液が、下部開口２１ｂと、基板Ｗの上面の領域（以下では、「液柱形成領域４５」という。）との間で柱状（円柱状）をなす。液柱形成領域４５は、基板Ｗの上面において下部開口２１ｂと対向している。このとき、下部開口２１ｂと液柱形成領域４５との間で柱状（たとえば円柱状）をなす処理液を、第１の液柱部分４１という。第１の液柱部分４１は、下部開口２１ｂと液柱形成領域４５との間を液密状態にする。
また、このとき、筒状空間２１に溜められている柱状（たとえば円柱状）の処理液を、第２の液柱部分４２という。第２の液柱部分４２は、第１の液柱部分４１から上方に連なっている。筒状空間２１への処理液の供給流量は、第２の液柱部分４２の液面４３（すなわち、筒状空間２１に溜められている処理液の液面）が、第１の物理力付与ユニット２３のハウジング３６の下端から下方に微小な間隔Ｗ０を隔てて配置されるように設定される。すなわち、第１の物理力付与ユニット２３の下端と第２の液柱部分４２の液面４３との間に微小な上下隙間が確保されている。
第１の液柱部分４１と第２の液柱部分４２とを合わせて、処理液の液柱４６という。処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３は、たとえば５〜２０ｍｍの範囲において最適な厚みに設定される。処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３は、変更（調整）可能である。
処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３の調整は、次に述べる２つの手法で行うことができる。
まず、１つ目の手法は、下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間の間隔を変更して第１の液柱部分４１の上下方向の厚みを調整し、これにより処理液の液柱４６の上下方向の厚みを調整する手法である。これは、アーム昇降ユニット２０によりボディ２２の高さ位置を変化させることにより実現される。
次に、２つ目の手法は、第２の液柱部分４２の液面４３と下部開口２１ｂとの間の間隔Ｗ２を変更して第２の液柱部分４２の上下方向の厚みを調整し、これにより処理液の液柱４６の上下方向の厚みを調整する手法である。これは、物理昇降ユニット３８により第１の物理力付与ユニット２３をボディ２２に対して昇降させ、かつ、流量調整バルブ３５の開度を調整して筒状空間２１への処理液の供給流量を増減させることにより実現される。図５には、図３に示す状態から、第２の液柱部分４２の液面４３を上昇させた状態（すなわち、第２の液柱部分４２の上下方向の厚みを拡大させた状態。それに合わせて、筒状空間２１への処理液の供給流量も増大している）を示す。但し、第１の物理力付与ユニット２３の下端と第２の液柱部分４２の液面４３との間の間隔Ｗ０は、第２の液柱部分４２の液面４３の高さ位置によらずに一定に保たれる。すなわち、第２の液柱部分４２の液面４３の高さ位置によらずに、第１の物理力付与ユニット２３の下端と第２の液柱部分４２の液面４３との間に隙間が確保されている。
処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３が小さいと、液柱形成領域４５に与えられる衝撃力が大きくなり、基板Ｗの上面にダメージが与えられるおそれがある。その一方で、処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３が大きいと、液柱形成領域４５に十分な衝撃力が与えられないという問題もある。処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３を最適な厚みに調整することにより、ダメージを抑制しながら基板Ｗの上面に十分な衝撃力を付与できる。
また、下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ１を大きくし過ぎると、第１の液柱部分４１が柱状の形体を保持できなくなるおそれもある。この実施形態では、下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ１と、第２の液柱部分４２の液面４３と下部開口２１ｂとの間の間隔Ｗ２とを個別に変更可能である。
第１の物理力付与ユニット２３は、処理液の微小の液滴を噴出するスプレーノズルの形態を有している。図３に示すように、第１の物理力付与ユニット２３には、処理液供給源からの処理液を第１の物理力付与ユニット２３に供給する第１の処理液配管５１と、処理液供給源からの処理液を第１の物理力付与ユニット２３に供給する第２の処理液配管５２と、気体供給源からの気体の一例としての不活性ガス（窒素ガス、乾燥空気、清浄空気等）を第１の物理力付与ユニット２３に供給する第１の気体配管５３と、気体供給源からの気体の一例としての不活性ガス（たとえば窒素ガス）を第１の物理力付与ユニット２３に供給する第２の気体配管５４とが接続されている。
この実施形態では、第１の処理液配管５１および第２の処理液配管５２に供給される処理液は、たとえば種類が共通している。第１の処理液配管５１および第２の処理液配管５２は、それぞれ、一端が処理液供給源に接続された処理液共通配管５５の他端に接続されている。処理液共通配管５５には、処理液共通配管５５から第１および第２の処理液配管５１，５２の処理液の供給および供給停止を切り換える第２の処理液バルブ５６が介装されている。
また、この実施形態では、第１の気体配管５３および第２の気体配管５４に供給される気体は、たとえば気体種が共通する気体である。第１の気体配管５３および第２の気体配管５４は、それぞれ、一端が気体供給源に接続された気体共通配管５７の他端に接続されている。気体共通配管５７には、気体共通配管５７から第１および第２の気体配管５３，５４への気体の供給および供給停止を切り換える気体バルブ５８が介装されている。
図６は、第１の物理力付与ユニット２３の構成例を説明するための模式的な縦断面図である。
第１の物理力付与ユニット２３は、ハウジング３６を構成する略直方体状のカバー６１と、カバー６１の内部に収容された略横長板状の液滴生成ユニット６２とを含む。液滴生成ユニット６２の下端部（先尖部７２）のみがカバー６１の外部に露出しているが、液滴生成ユニット６２のそれ以外の部分の周囲は、カバー６１によって包囲されている。
カバー６１は、所定の鉛直軸線を中心とする四角筒状をなす４つの側壁６３（図６では２つのみ図示）と、４つの側壁６３の上端を閉塞する上壁６４とを含む。上壁６４の外周部によって、ハウジング３６の張出部３７が構成されている。４つの側壁６３および上壁６４は、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や石英を用いて、一体に形成されている。互いに対向する一対の側壁６３には、それぞれ、カバー６１内に処理液を導入するための処理液導入口６５が形成されている。また、上壁６４には、カバー６１内に気体を導入するための気体導入口６６が形成されている。
液滴生成ユニット６２は、鉛直姿勢をなす板状の本体部６７を備えている。カバー６１は、所定の鉛直軸線を中心とする四角筒状をなす４つの側壁６３と、４つの側壁６３の上端を閉塞する上壁６４とを含む。４つの側壁６３および上壁６４は、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や石英を用いて、一体に形成されている。
本体部６７は、本体部６７の長手方向（図６の左右方向）の中心部に対して左右対称に設けられている。本体部６７の内部は、処理液が流通する一対（図６の左右一対）の処理液室６８と、気体が流通する一対（図６の左右一対）の気体室６９とが区画されている。各処理液室６８には、当該処理液室６８に対する処理液の流入口である処理液流入口７０が形成されている。各気体室６９には、当該気体室６９に対する気体の流入口である気体流入口７１が形成されている。
本体部６７の下面中心部には、本体部６７の下面から下方に突出する先尖部７２が形成されている。先尖部７２は、一対（図６の左右一対）の案内面７３によって構成されている。一対の案内面７３は、互いに反対向きの平坦面からなる傾斜面を含む。先尖部７２の厚みおよび一対の案内面７３のなす角度は鋭角であり、先尖部７２の延びる水平方向に関して一定である。
本体部６７の下面において、先尖部７２の側方（図６の左右側方）には、一対（図６の左右一対）の処理液吐出口７４が形成されている。各処理液吐出口７４はたとえば穴である。一対の処理液吐出口７４は、一対の処理液室６８に１対１対応で設けられている。各処理液吐出口７４は対応する処理液室６８に連通している。各処理液吐出口７４は上下に延び、当該上下方向に関し流路面積は一定である。各処理液吐出口７４が、穴ではなくスリットによって形成されていてもよい。
本体部６７の下面において、一対の処理液吐出口７４に対し側方（図６の左右側方）に間隔を隔てた位置には、一対（図６の左右一対）の気体吐出口７５が形成されている。各気体吐出口７５はたとえば穴である。一対の気体吐出口７５は、一対の気体室６９に１対１対応で設けられている。各気体吐出口７５は対応する処理液室６８に連通している。各気体吐出口７５は、下方に向かうに従って内側（図３の内側）に傾斜し、当該傾斜方向に関し流路面積は一定である。各気体吐出口７５が、穴ではなくスリットによって形成されていてもよい。
第１の物理力付与ユニット２３は、いわゆる四流体ノズルの態様を採用している。第１の物理力付与ユニット２３は、各処理液流入口７０と、この処理液流入口７０に対応する処理液導入口６５とをつなぐ処理液導入流路７６を含む。処理液導入流路７６は、一対（図６の左右一対）設けられている。第１の処理液バルブ３４（図３参照）が開かれると、処理液導入流路７６を介して、処理液流入口７０から処理液室６８に処理液が供給される。処理液室６８に供給された処理液は、処理液室６８を充填し、処理液吐出口７４に向けて押し出され、処理液吐出口７４から下方に向けて強い吐出圧で吐出される。
第１の物理力付与ユニット２３は、さらに、各気体流入口７１と、この気体流入口７１に対応する気体導入口６６とをつなぐ気体導入流路７７を含む。気体導入流路７７は、一対（図６の左右一対）設けられている。気体バルブ５８（図３参照）が開かれると、気体導入流路７７を介して、気体流入口７１から気体室６９に気体が供給される。気体室６９に供給された気体は、気体室６９を充填し、気体吐出口７５に向けて押し出され、気体吐出口７５から内側斜め下方に向けて強い吐出圧で吐出される。
気体バルブ５８を開いて気体吐出口７５から気体を吐出させながら、第１の処理液バルブ３４を開いて処理液吐出口７４から処理液を吐出させることにより、各案内面７３において、処理液に気体を衝突（混合）させることにより処理液の微小の液滴を生成することができる。これにより、２対の処理液吐出口７４および気体吐出口７５から、処理液を噴霧状に吐出することができる。
一方の処理液吐出口７４から吐出される処理液の種類と、他方の処理液吐出口７４から吐出される処理液の種類とは互いに異なっていてもよい。すなわち、第１の処理液配管５１および第２の処理液配管５２に供給される処理液は、互いに異なっていてもよい。
たとえば、第１の物理力付与ユニット２３から噴射される処理液の液滴が、混合薬液の液滴である場合には、それら混合前の個々の液を互いに異なる処理液吐出口７４から吐出させることができる。処理液としてＳＣ１を用いる場合には、アンモニア水と過酸化水素水とを互いに異なる処理液吐出口７４から吐出させることができる。処理液としてＳＣ２を用いる場合には、塩酸と過酸化水素水とを互いに異なる処理液吐出口７４から吐出させることができる。処理液としてＳＰＭを用いる場合には、硫酸と過酸化水素水とを互いに異なる処理液吐出口７４から吐出させることができる。処理液としてバッファードフッ酸を用いる場合には、アンモニア水とフッ酸とを互いに異なる処理液吐出口７４から吐出させることができる。処理液としてＦＰＭを用いる場合には、フッ酸と過酸化水素水とを互いに異なる処理液吐出口７４から吐出させることができる。
また、処理液として希釈薬液を用いる場合には、希釈前の薬液と水とを互いに異なる処理液吐出口７４から吐出させることもできる。
また、第１の物理力付与ユニット２３から噴射される処理液の液滴の種類は、処理液供給ユニット７によって筒状空間２１に供給される処理液と同じである。
図２に示すように、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面にリンス液を供給するためのリンス液供給ユニット８と、スピンチャック５を取り囲む筒状の処理カップ９とを含む。
図２に示すように、リンス液供給ユニット８はリンス液ノズル８１を含む。リンス液ノズル８１は、たとえば、連続流の状態で液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック５の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面中央部に向けて固定的に配置されている。リンス液ノズル８１には、リンス液供給源からのリンス液が供給されるリンス液配管８２が接続されている。リンス液配管８２の途中部には、リンス液配管８２を開閉するためのリンス液バルブ８３が介装されている。リンス液バルブ８３が開かれると、リンス液配管８２からリンス液ノズル８１に供給された連続流のリンス液が、リンス液ノズル８１の下端に設定された吐出口から吐出され、基板Ｗの上面に供給される。また、リンス液バルブ８３が閉じられると、リンス液配管８２からリンス液ノズル８１の洗浄液の供給が停止され、リンス液ノズル８１からのリンス液の吐出が停止される。リンス液配管８２からリンス液ノズル８１に供給されるリンス液は、たとえば水である。水は、たとえば脱イオン水（ＤＩＷ）であるが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
また、リンス液供給ユニット８は、リンス液ノズル８１を移動させることにより、基板Ｗの上面に対するリンス液の着液位置を基板Ｗの面内で走査させるリンス液ノズル移動装置を備えていてもよい。
図２に示すように、処理カップ９は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗよりも外方（回転軸線Ａ１から離れる方向）に配置されている。処理カップ９は、スピンベース１５を取り囲んでいる。スピンチャック５が基板Ｗを回転させている状態で、処理液が基板Ｗに供給されると、基板Ｗに供給された処理液が基板Ｗの周囲に振り切られる。処理液が基板Ｗに供給されるとき、上向きに開いた処理カップ９の上端部９ａは、スピンベース１５よりも上方に配置される。したがって、基板Ｗの周囲に排出された薬液や水などの処理液は、処理カップ９によって受け止められる。そして、処理カップ９に受け止められた処理液は、図示しない回収装置または廃液装置に送られる。
図７は、基板処理装置１の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。
制御装置３は、たとえばマイクロコンピュータを用いて構成されている。制御装置３はＣＰＵ等の演算ユニット、固定メモリデバイス、ハードディスクドライブ等の記憶ユニット、および入出力ユニットを有している。記憶ユニットには、演算ユニットが実行するプログラムが記憶されている。
また、制御装置３には、制御対象として、スピンモータ１３、アーム揺動ユニット１９、アーム昇降ユニット２０、物理昇降ユニット３８、排気装置４０等が接続されている。制御装置３は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ１３、アーム揺動ユニット１９、アーム昇降ユニット２０、物理昇降ユニット３８、排気装置４０等の動作を制御する。また、制御装置３は、予め定められたプログラムに従って、第１の処理液バルブ３４、第２の処理液バルブ５６、気体バルブ５８、リンス液バルブ８３等を開閉する。また、制御装置３は、予め定められたプログラムに従って、流量調整バルブ３５の開度を調整する。
図８は、基板処理装置１による基板処理例を説明するための流れ図である。図９は、前記基板処理例における物理洗浄処理工程（Ｓ３）を説明するための模式的な図である。以下、図１〜図４、図７、図８等を参照しながら、基板処理例について説明する。図９は適宜参照する。
処理ユニット２によって洗浄処理が実行されるときには、未洗浄の基板Ｗが、チャンバ４の内部に搬入される（図８のステップＳ１）。
具体的には、基板Ｗを保持している搬送ロボットＣＲのハンドＨをチャンバ４の内部に進入させることにより、基板Ｗがその表面（洗浄対象面）を上方に向けた状態でスピンチャック５に受け渡される。その後、スピンチャック５に基板Ｗが保持される。
スピンチャック５に基板Ｗが保持された後、制御装置３はスピンモータ１３を制御して、基板Ｗを回転開始させる（図８のステップＳ２）。基板Ｗの回転速度は、液処理速度（約３００ｒｐｍ〜約１０００ｒｐｍの所定の速度）まで上昇させられる（基板回転工程）。
基板Ｗの回転が液処理速度に達すると、制御装置３は、液滴による振動（物理力）が付与された処理液の液柱４６を用いて基板Ｗの上面を洗浄する物理洗浄処理工程（図８のステップＳ３）を実行する。
具体的には、制御装置３は、アーム揺動ユニット１９を制御して、処理液ノズル６を退避位置から基板Ｗの上方へと引き出す。次いで、制御装置３は、アーム昇降ユニット２０を制御して、処理液ノズル６を下位置まで下降させる。これにより、処理液ノズル６を下位置に配置することができる（ノズル配置工程）。
処理液ノズル６が下位置に配置されると、制御装置３は、第１の処理液バルブ３４を開いて、筒状空間２１への処理液の供給を開始する（処理液供給工程）。筒状空間２１への処理液の供給により、基板Ｗの上面における液柱形成領域４５上に、第１の液柱部分４１と第２の液柱部分４２を含む処理液の液柱４６が形成される（液柱形成工程）。筒状空間２１における処理液の液面４３の高さ（すなわち、第２の液柱部分４２の上下方向の厚み）は、筒状空間２１への処理液の供給流量に依存している。制御装置３は、筒状空間２１における処理液の液面４３の高さが、所期位置（すなわち、第１の物理力付与ユニット２３のハウジング３６の下端から下方に間隔Ｗ０を隔てた位置）になるように、筒状空間２１への処理液の供給流量を制御する。
また、制御装置３は、アーム昇降ユニット２０を制御して、下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間の間隔を変更して第１の液柱部分４１の上下方向の厚み（すなわち、間隔Ｗ１）を調整することができる（第１の間隔変更工程）。併せて／これに代えて、制御装置３は、物理昇降ユニット３８により第１の物理力付与ユニット２３をボディ２２に対して昇降させ、かつ、流量調整バルブ３５の開度を調整して筒状空間２１への処理液の供給流量を増減させることにより、第２の液柱部分４２の上下方向の厚みを調整することができる（第２の間隔変更工程）。
第２の液柱部分４２の液面４３の高さが所定高さになると（第２の液柱部分４２が形成されると）、制御装置３は、第２の処理液バルブ５６および気体バルブ５８を開く。これにより、第１の物理力付与ユニット２３から、第２の液柱部分４２の液面４３に対し、処理液の液滴が噴射される（液滴噴射工程）。
第２の液柱部分４２の液面４３（処理液の液柱４６の液面）への処理液の液滴の噴射により、第２の液柱部分４２の液面４３に振動（物理力）が付与され、これにより、処理液の液柱４６に衝撃波が発生し、この衝撃波が処理液の液柱４６を伝播して液柱形成領域４５（基板Ｗの上面）に与えられる（物理力付与工程）。
また、気体バルブ５８の開成に同期して、制御装置３は、排気装置による排気（吸引）を有効化する。これにより、導出口２７の内部が吸引される。
第２の液柱部分４２の液面４３に対し処理液の液滴が高圧で噴射されるため、筒状空間２１の内部圧力が高圧になるおそれがある。導出口２７の内部を排気して、筒状空間２１に存在する気体（とくに、第１の物理力付与ユニット２３の下端と第２の液柱部分４２の液面４３との間の上下隙間に存在する気体や、筒状内壁２６とハウジング３６の間の環状の隙間に存在する気体）を、導出口２７を通して筒状空間２１外に排出させることにより、筒状空間２１の内部圧力を低減させることができ、これにより、処理液の液柱４６を良好に形成することができる。
また、物理洗浄処理工程Ｓ２では、制御装置３はアーム揺動ユニット１９を制御して、図９に示すように、処理液ノズル６を、中央位置（下部開口２１ｂが基板の上面の中央部に対向する位置。図９に実線で示す）と周縁位置（下部開口２１ｂが基板の上面の周縁部に対向する位置。図９に破線で示す）との間で、円弧状の軌跡に沿って水平に往復移動させる。基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させながら、液柱形成領域４５を、基板Ｗの上面の中央部と基板Ｗの上面の周縁部との間で移動させることにより、液柱形成領域４５を、基板Ｗの上面の全域を走査させることができる（液柱形成領域移動工程）。これにより、液滴による振動が付与された処理液の液柱４６を用いて、基板Ｗの上面の全域を洗浄することができる。
第１の物理力付与ユニット２３からの処理液の液滴の吐出開始から、予め定める期間が経過すると、制御装置３は、第２の処理液バルブ５６および気体バルブ５８を閉じて、第１の物理力付与ユニット２３からの処理液の液滴の噴射を停止させる。また、制御装置３は、第１の処理液バルブ３４を閉じて、下部開口２１ｂからの処理液の吐出を停止させる。また、制御装置３は、アーム昇降ユニット２０を制御して、ノズルアーム１７を上昇させる。ノズルアーム１７の上昇により、処理液ノズル６が、基板Ｗの上面から大きく上方に上昇させられる。次いで、制御装置３は、ノズルアーム１７を揺動して、処理液ノズル６をスピンチャック５の側方の退避位置に戻す。これにより、物理洗浄処理工程が終了する。
次いで、制御装置３は、基板の上面の処理液をリンス液で洗い流すリンス工程（図８のステップＳ４）を行う。具体的には、制御装置３はリンス液バルブ８３を開く。リンス液ノズル８１から吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面中央部に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの上面上を基板Ｗの周縁部に向けて流れる。これにより、基板Ｗ上の、異物を含む処理液の液膜がリンス液の液膜に置換される。
リンス液の吐出開始から所定期間が経過すると、制御装置３は、リンス液バルブ８３を閉じてリンス液ノズル８１からのリンス液の吐出を停止させる。これにより、リンス工程Ｓ４が終了される。
次いで、基板Ｗを乾燥させるスピンドライ工程（図８のステップＳ５）が行われる。具体的には、制御装置３はスピンモータ１３を制御することにより、リンス工程Ｓ４における回転速度よりも大きい乾燥回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）まで基板Ｗを加速させ、その乾燥回転速度で基板Ｗを回転させる。これにより、大きな遠心力が基板Ｗ上の液体に加わり、基板Ｗに付着している液体が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから液体が除去され、基板Ｗが乾燥する。
基板Ｗの高速回転の開始から所定期間が経過すると、制御装置３は、スピンモータ１３を制御することにより、スピンチャック５による基板Ｗの回転を停止させる（図８のステップＳ６）。
その後、チャンバ４内から基板Ｗが搬出される（図８のステップＳ７）。具体的には、制御装置３は、搬送ロボットＣＲのハンドをチャンバ４の内部に進入させる。そして、制御装置３は、搬送ロボットＣＲのハンドにスピンチャック５上の基板Ｗを保持させる。その後、制御装置３は、搬送ロボットＣＲのハンドをチャンバ４内から退避させる。これにより、洗浄処理後の基板Ｗがチャンバ４から搬出される。
以上のように、この実施形態によれば、処理液ノズル６によって基板Ｗの上面に処理液の液柱４６が形成される。処理液の液柱４６は、処理液ノズル６の下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間を処理液で液密に満たす第１の液柱部分４１と、第１の液柱部分４１から上方に連なり、筒状空間２１に溜められた処理液からなる第２の液柱部分４２とを含む。第２の液柱部分４２の液面４３への処理液の液滴の噴射により、処理液の液柱４６に振動（物理力）が付与され、これにより、処理液の液柱４６に衝撃波が発生し、この衝撃波が処理液の液柱４６を伝播して液柱形成領域４５（基板Ｗの上面）に与えられる。これにより、液柱形成領域４５（基板Ｗの上面）を良好に洗浄することができる。
この場合、第１の物理力付与ユニット２３からの処理液の液滴を、処理液の液柱４６を介して基板Ｗに付与するので、第１の物理力付与ユニット２３からの処理液の液滴を、基板Ｗに直接付与する場合と比較して、基板Ｗに与えられるダメージを低減させることができる。
これにより、基板Ｗへのダメージを抑制しながら、処理液の液滴による振動（物理力）を用いた洗浄処理を基板Ｗに良好に施すことができる。
また、処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３が、変更（調整）可能に設けられている。処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３が小さいと、後述する液柱形成領域４５に与えられる衝撃力が大きくなり、基板Ｗの上面にダメージが与えられるおそれがある。その一方で、処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３が大きいと、液柱形成領域４５に十分な衝撃力が与えられないという問題もある。処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３を最適な厚みに調整することにより、ダメージを抑制しながら基板Ｗの上面に十分な衝撃力を付与できる。
さらに、下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ１を大きくし過ぎると、第１の液柱部分４１が柱状の形体を保持できなくなるおそれもある。この実施形態では、第１の液柱部分４１の上下方向の厚みと、第２の液柱部分４２の上下方向の厚み（第２の液柱部分４２の液面４３と下部開口２１ｂとの間の間隔Ｗ２）とを個別に変更させることにより、処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３を調整することができる。すなわち、下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ１によらずに、処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３を調整することができる。これにより、第１の液柱部分４１の柱状の形体を保持しながら、処理液の液柱４６の上下方向の厚みＷ３を最適な厚みに調整することができる。
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る処理液ノズル２０１の構成例を説明するための模式的な縦断面図である。処理液ノズル２０１は、処理液ノズル６（図２参照）に代えて用いられる。
第２の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には、図１〜図９の場合と同一の参照符号を付し説明を省略する。処理液ノズル２０１が、第１の実施形態に係る処理液ノズル６（図２参照）と相違する主たる点は、ボディ２２に代えて、ボディ２０２を備えている点である。ボディ２０２は、ほぼ円柱状の外形を有している。図示しないが、ボディ２０２は、ノズルアーム１７（図２参照）に同伴昇降可能に取り付けられている。
以下の説明では、ボディ２０２（内筒２０３、外筒２０４およびフランジ２０５を含む）の周方向を周方向Ｃとする。ボディ２２の径方向を径方向Ｒとする。
ボディ２０２は、上下方向に延びる内筒２０３と、内筒２０３の側方を取り囲む外筒２０４と、内筒２０３の下端部分の外周から、内筒２０３の径方向Ｒの外方に向けて突出する円盤状のフランジ２０５とを含む。内筒２０３の下端よりやや上寄りから径方向Ｒの外方に張り出す円環状の底板２０６によって、外筒２０４の下端部分が閉塞されている。
内筒２０３の内周面は、所定の鉛直軸まわりに円筒状をなす筒状内壁２０７によって構成されている。筒状内壁２０７および内筒２０３の上面および下面２０３ｂによって、上下方向に延びる円筒状の筒状空間２１が区画されている。筒状空間２１は、内筒２０３の下面２０３ｂに開口して、円形の下部開口２１ｂを形成し、内筒２０３の上面に開口して、円形の上部開口を形成している。下部開口２１ｂと上部開口との径は互いに等しい。
外筒２０４および内筒２０３との間には、筒状空間２１に処理液を供給するための円筒状の第２の供給流路２０８が形成されている。第２の供給流路２０８には、第１の処理液供給配管３３（図２等参照）が接続されている。内筒２０３における底板２０６との結合部分の直上には、第２の供給流路２０８と筒状空間２１とを連通する処理液供給口２０９が開口している。この実施形態では、２つの処理液供給口２０９が周方向Ｃに１８０°間隔を隔てて設けられている。処理液供給口２０９は、第１の実施形態に係る処理液供給口２５（図３参照）と同等の働きを奏する。
内筒２０３の上部分には、導出口２１０が開口している。導出口２１０は、第２の液柱部分４２の液面４３よりも常に高くなるような位置に設けられている。この実施形態では、２つの導出口２１０が周方向Ｃに１８０°間隔を隔てて設けられており、周方向Ｃに関し処理液供給口２０９と揃っている。しかし、周方向Ｃに関して導出口２１０が処理液供給口２０９とずれていてもよい。
導出口２１０には、排気装置４０（図７参照）の一端が接続された排気配管２１１の他端が、外筒２０４を貫通して接続されている。排気装置４０は、導出口２１０の内部を排気して、筒状空間２１に存在する気体（とくに、第１の物理力付与ユニット２３の下端と第２の液柱部分４２の液面４３との間の上下隙間に存在する気体や、筒状内壁２０７とハウジング３６の間の環状の隙間に存在する気体）を、導出口２１０を通して筒状空間２１外に排出させることにより、筒状空間２１の内部圧力を低減させることができ、これにより、処理液の液柱４６を良好に形成することができる。
処理ユニットにより基板Ｗに対して処理を行う際には、処理液ノズル２０１が、基板Ｗの上面に近接して対向する下位置（図１０に示す位置）に配置される。この状態で、処理液供給源からの処理液が、第１の処理液供給配管３３を介して第２の供給流路２０８に供給される。第２の供給流路２０８に供給された処理液は、処理液供給口２０９から、筒状空間２１に水平に導入される。筒状空間２１に水平に導入された処理液は、下部開口２１ｂから直ちに流出せずに筒状空間２１に一旦止まる。これにより、筒状空間２１に処理液を良好に溜めることができる。
筒状空間２１への処理液の供給により、基板Ｗの上面に、第１および第２の液柱部分４１，４２を含む処理液の液柱４６が形成される。
以上により、第２の実施形態によれば、第１の実施形態において説明した作用効果と同様の作用効果を奏する。
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る処理液ノズル３０１の構成例を説明するための模式的な縦断面図である。処理液ノズル３０１は、処理液ノズル６（図２参照）に代えて用いられる。
第３の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には、図１〜図９の場合と同一の参照符号を付し説明を省略する。処理液ノズル３０１が、第１の実施形態に係る処理液ノズル６と相違する主たる点は、液滴噴射ユニットからなる第１の物理力付与ユニット２３（図３参照）に代えて、超音波付与ユニットからなる第２の物理力付与ユニット３０２を設けた点にある。第２の物理力付与ユニット３０２は、筒状空間２１に溜められている処理液（第２の液柱部分４２）に超音波振動を付与するユニットである。
第２の物理力付与ユニット３０２は、ハウジングを構成する箱状のカバー３０３と、カバー３０３内に収容された超音波振動子３０４と、超音波振動子３０４によって振動させられる振動体３０５とを含む。超音波振動子３０４は、制御装置３（図７参照）によって制御される超音波発振器３０６からの電気信号を受けて超音波振動するように構成されている。振動体３０５は、たとえば板状である。
第２の物理力付与ユニット３０２の下面は振動面３０７であり、振動面３０７は、振動体３０５の下面により構成されている。振動面３０７は、スピンチャック５に保持された基板Ｗの上面と平行となるように水平面に沿う平坦面をなしている。振動体３０５は、たとえば石英やサファイアを用いて形成されていてもよい。振動面３０７は、その全域が第２の液柱部分４２に接液している。
また、カバー３０３には、サーボモータやボールねじ機構などで構成される物理昇降ユニット３０８（第２の間隔変更ユニット）が結合されている。物理昇降ユニット３０８の駆動により、第２の物理力付与ユニット３０２をボディ２２に対して昇降させることができる。制御装置３は、物理昇降ユニット３８により第２の物理力付与ユニット３０２をボディ２２に対して昇降させ、かつ、流量調整バルブ３５の開度を調整して筒状空間２１への処理液の供給流量を増減させることにより、振動体３０５の振動面３０７と下部開口２１ｂとの間の間隔Ｗ４を調整することができる。
ボディ３０９は、筒体２４に導出口２７（図３参照）が設けられていない点を除き、第１の実施形態に係るボディ２２とほぼ同じ構成である。超音波付与ユニットからなる第２の物理力付与ユニット３０２による物理力の付与によっては筒状空間２１の内部圧力は上昇しないので、気体の導出に関する構成（導出口２７、排気配管３９、排気装置４０等）に相当する構成は省略される。
第３の実施形態に係る処理ユニットにおいても、処理ユニット２と同様の基板処理例が実行される。以下、物理洗浄工程（図８のＳ３）における、前述の基板処理例と異なる点のみ説明する。物理洗浄工程（図８のＳ３）では、基板Ｗの上面における液柱形成領域４５上に、第１の液柱部分４１と第２の液柱部分４２を含む処理液の液柱４６が形成されている状態で、第２の液柱部分４２の液面４３の高さが所定高さになると（第２の液柱部分４２が形成されると）、制御装置３は、超音波発振器３０６を制御して、第２の物理力付与ユニット３０２の超音波振動子３０４の発振を開始させる。超音波振動子３０４の振動により、振動体３０５および振動面３０７が振動する。そのため、超音波振動子３０４の振動が振動面３０７を介して、第２の液柱部分４２に付与される。
第２の液柱部分４２に超音波振動子３０４から超音波振動が付与されることにより、処理液の液柱４６に衝撃波が発生し、この衝撃波が処理液の液柱４６を伝播して基板Ｗの上面に与えられる。これにより、基板Ｗの上面を良好に洗浄することができる。
この場合、処理液の液柱４６の高さを十分に確保することができるので、薄い液膜を介して超音波振動を基板Ｗに付与する場合と比較して、基板Ｗに与えられるダメージを低減させることができる。
これにより、基板Ｗへのダメージを抑制しながら、超音波振動が付与された処理液を用いた洗浄処理を基板に良好に施すことができる。
また、振動体３０５の振動面３０７と基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ５が、変更（調整）可能に設けられている。振動体３０５の振動面３０７と基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ５が小さいと、後述する液柱形成領域４５に与えられる衝撃力が大きくなり、基板Ｗの上面にダメージが与えられるおそれがある。その一方で、振動体３０５の振動面３０７と基板Ｗの上面との間の間隔（すなわち、「第２の液柱部分４２の液面４３と基板Ｗの上面との間の間隔」と同視）Ｗ５が大きいと、基板Ｗの上面に十分な衝撃力が与えられないという問題もある。振動体３０５の振動面３０７と基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ５を最適な厚みに調整することにより、ダメージを抑制しながら基板Ｗの上面に十分な衝撃力を付与できる。
さらに、下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ１を大きくし過ぎると、第１の液柱部分４１が柱状の形体を保持できなくなるおそれもある。この実施形態では、第１の液柱部分４１の上下方向の厚みと、振動体３０５の振動面３０７と下部開口２１ｂとの間の間隔（すなわち、「第２の液柱部分４２の液面４３と下部開口２１ｂとの間の間隔」と同視）Ｗ４とを個別に変更させることにより、振動体３０５の振動面３０７と基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ５を調整することができる。すなわち、下部開口２１ｂと基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ１によらずに、振動体３０５の振動面３０７と基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ５を調整することができる。これにより、第１の液柱部分４１の柱状の形体を保持しながら、振動体３０５の振動面３０７と基板Ｗの上面との間の間隔Ｗ５を最適な厚みに調整することができる。
以上、この発明の３つの実施形態について説明してきたが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。この発明の範囲に含まれるいくつかの形態を以下に例示的に列挙する。
たとえば第１および第３の実施形態において、第１の供給流路２９は水平に延びるものに限られず、水平面に対し傾斜するものであってもよい。この場合、第１の供給流路２９は、処理液供給口２５から処理液を、水平面に対し傾斜する方向に筒状空間２１に導入する。
また、第１および第３の実施形態において、第１の供給流路２９の本数は、１本であってもよいし、３本以上であってもよい。また、第１の供給流路２９は直線状ではなく、たとえば筒状の空間を有していてもよい。
また、第１および第３の実施形態において、導出口２７は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、導出口２７は穴ではなく、スリットを用いて形成されていてもよい。
また、第１および第３の実施形態において、液滴噴射ユニットからなる第１の物理力付与ユニット２３として、処理液吐出口および気体吐出口を２組有するいわゆる四流体ノズルの態様を採用したが、第１の物理力付与ユニット２３として、公知のいわゆる二流体ノズル（たとえば特開２０１２−２１６７７７号公報参照）の態様を採用してもよい。このような二流体ノズルは、処理液吐出口および気体吐出口を１組のみ有している。二流体ノズルは、ノズルボディ外で気体と液体とを衝突させてそれらを混合して液滴を生成する外部混合型の二流体ノズルであってもよいし、ノズルボディ内で気体と液体とを混合して液滴を生成する内部混合型の二流体ノズルであってもよい。
また、第１および第３の実施形態において、液滴噴射ユニットからなる第１の物理力付与ユニット２３として、気液混合方式の液滴噴射ユニットではなく、インクジェット方式によって処理液の液滴を噴射する公知のインクジェット噴射ユニット（特開２０１４−１７９５６７号公報参照）が採用されていてもよい。この場合、インクジェット噴射ユニットによる処理液の液滴の噴射によっては筒状空間２１の内部圧力は上昇しないので、導出口２７に相当する構成は省略される。
また、第１および第３の実施形態において、処理液供給ユニット７によって筒状空間２１に供給される処理液の種類が、第１の物理力付与ユニット２３から噴射される処理液の液滴の種類と異なっていてもよい。この場合、第１の物理力付与ユニット２３から噴射される処理液の液滴の種類が、たとえば薬液であり、筒状空間２１に供給される処理液の種類が、たとえば水であってもよい。
また、第１および第３の実施形態において、第１の物理力付与ユニット２３から供給される処理液で筒状空間２１に処理液を溜めることができるのであれば、処理液供給ユニット７を省略してもよい。
また、第２の実施形態と、第３の実施形態とを組み合わせてもよい。すなわち、処理液ノズルにおいて、超音波付与ユニットからなる第２の物理力付与ユニット３０２（図１１参照）を採用しながら、ボディとしてボディ２０２（図１０参照）を採用してもよい。
また、処理液ノズル６，２０１，３０１において、ボディ２２，２０２がノズルアーム１７に同伴昇降可能に取り付けられ、かつ物理力付与ユニット２３，３０２がボディ２２，２０２によって昇降可能に支持されているとして説明したが、物理力付与ユニット２３，３０２がノズルアーム１７に同伴昇降可能に取り付けられ、かつ物理力付与ユニット２３，３０２によってボディ２２，２０２が昇降可能に支持されていてもよい。この場合、第２の間隔変更ユニットは、物理力付与ユニット２３，３０２ではなく、ボディ２２，２０２に結合される。
また、前述の各実施形態では、基板処理装置が円板状の基板Ｗを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置が、液晶表示装置用ガラス基板などの多角形の基板を処理する装置であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能で
ある。
１ ：基板処理装置
３ ：制御装置
５ ：スピンチャック（基板保持ユニット）
６ ：処理液ノズル
７ ：処理液供給ユニット
１３ ：スピンモータ（基板回転ユニット）
１９ ：アーム揺動ユニット（液柱形成領域移動ユニット）
２０ ：アーム昇降ユニット（第１の間隔変更ユニット）
２１ ：筒状空間
２１ｂ ：下部開口
２３ ：第１の物理力付与ユニット
２５ ：処理液供給口
２６ ：筒状内壁
２７ ：導出口
２９ ：第１の供給流路
３０ ：フランジ
３２ ：処理液導入口
３８ ：物理昇降ユニット（第２の間隔変更ユニット）
４１ ：第１の液柱部分
４２ ：第２の液柱部分
４３ ：液面
４５ ：液柱形成領域
４６ ：処理液の液柱
２０１ ：処理液ノズル
２０２ ：ボディ
２０３ ：内筒
２０５ ：フランジ
２０７ ：筒状内壁
２０８ ：第２の供給流路
２０９ ：処理液供給口
２１０ ：導出口
３０１ ：処理液ノズル
３０２ ：第２の物理力付与ユニット
３０４ ：超音波振動子
３０８ ：物理昇降ユニット（第２の間隔変更ユニット）
３０９ ：ボディ
Ａ１ ：回転軸線（鉛直軸線）
Ｗ ：基板
Ｗ１ ：間隔
Ｗ４ ：間隔
Ｗ５ ：間隔

Claims (21)

  1. 基板を水平姿勢に保持するための基板保持ユニットと、
    前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面に対向する下部開口、および上下方向の筒状空間であって前記下部開口から上方に連なる筒状空間を区画する内壁を有し、前記下部開口から処理液を吐出する処理液ノズルと、
    前記下部開口と前記基板の上面との間を処理液で液密に満たす第１の液柱部分と、前記第１の液柱部分から上方に連なり、前記筒状空間に溜められた処理液からなる第２の液柱部分とを含む処理液の液柱を、前記基板の上面に形成する液柱形成ユニットと、
    前記第２の液柱部分に物理力を付与する物理力付与ユニットとを含む、基板処理装置。
  2. 前記液柱形成ユニットは、前記物理力付与ユニットによらずに前記筒状空間に処理液を供給する処理液供給ユニットをさらに含む、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記内壁には、前記筒状空間に処理液を供給する処理液供給口が形成されており、
    前記処理液供給ユニットは、前記処理液供給口から処理液を水平に前記筒状空間に導入する、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記処理液ノズルは、前記内壁から横方向に張り出すフランジを含み、
    前記処理液供給ユニットは、前記筒状空間と前記フランジに形成された処理液導入口とを連通する第１の供給流路を含む、請求項２または３に記載の基板処理装置。
  5. 前記処理液ノズルは、
    前記内壁を有する内筒と、
    前記内筒の側方を取り囲む外筒とを含み、
    前記処理液供給ユニットは、前記内筒と前記外筒との間に区画された筒状の第２の供給流路を含む、請求項２または３に記載の基板処理装置。
  6. 前記液柱形成ユニットは、
    前記下部開口と前記基板保持ユニットに保持されている基板の上面との間の間隔を変更する第１の間隔変更ユニットを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記第２の液柱部分の液面と前記下部開口との間の間隔を変更する第２の間隔変更ユニットをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記処理液ノズルは、前記内壁の下部分から横方向に張り出すフランジを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 前記物理力付与ユニットが、前記第２の液柱部分の液面に向けて処理液の液滴を噴射する液滴噴射ユニットを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記筒状内壁には、前記筒状空間に存在している気体を前記筒状空間外に導出する導出口が形成されている、請求項９に記載の基板処理装置。
  11. 前記処理液供給ユニットによって供給される処理液の種類が、前記液滴噴射ユニットから噴射される処理液の液滴の種類と同じである、請求項９または１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記処理液供給ユニットによって供給される処理液の種類が、前記液滴噴射ユニットから噴射される処理液の液滴の種類と異なる、請求項９または１０に記載の基板処理装置。
  13. 前記物理力付与ユニットが、前記第２の液柱部分に接液して、前記第２の液柱部分に超音波振動を付与する超音波振動子を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  14. 前記基板保持ユニットに保持されている基板を、当該基板の中央部を通る鉛直軸線周りに回転させる基板回転ユニットと、
    前記基板回転ユニットにより回転されている基板の上面において、前記処理液の液柱が形成される液流形成領域を、前記基板の上面の中央部と、前記基板の上面の周縁部との間で移動させる液柱形成領域移動ユニットとをさらに含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  15. 下部開口、および上下方向の筒状空間であって下部開口から上方に連なる筒状空間を区画する内壁を有する処理液ノズルを、水平姿勢に保持されている基板の上面に前記下部開口が対向するように配置するノズル配置工程と、
    前記処理液ノズルに処理液を供給することにより、前記下部開口と前記基板の上面との間を処理液で液密に満たす第１の液柱部分と、前記第１の液柱部分から上方に連なり、前記筒状空間に溜められた処理液からなる第２の液柱部分とを含む処理液の液柱を、前記基板の上面に形成する液柱形成工程と、
    前記第２の液柱部分に物理力を付与する物理力付与工程とを含む、基板処理方法。
  16. 前記液柱形成工程は、前記物理力付与工程によらずに前記筒状空間に処理液を供給する処理液供給工程をさらに含む、請求項１５に記載の基板処理方法。
  17. 前記内壁には、前記筒状空間に処理液を供給する処理液供給口が形成されており、
    前記処理液供給工程は、前記処理液供給口から処理液を水平に前記筒状空間に導入する工程を含む、請求項１６に記載の基板処理方法。
  18. 前記液柱形成ユニットは、
    前記下部開口と前記基板の上面との間の間隔を変更する第１の間隔変更工程を含む、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  19. 前記第２の液柱部分の液面と前記下部開口との間の間隔を変更する第２の間隔変更工程をさらに含む、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  20. 前記物理力付与工程が、前記第２の液柱部分の液面に向けて処理液の液滴を噴射する液滴噴射工程を含む、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  21. 前記基板を、当該基板の中央部を通る鉛直軸線周りに回転させる基板回転工程と、
    前記基板回転工程において、前記処理液の液柱が形成される液流形成領域を、前記基板の上面の中央部と、前記基板の上面の周縁部との間で移動させる液柱形成領域移動工程とをさらに含む、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
JP2017005292A 2017-01-16 2017-01-16 基板処理装置および基板処理方法 Active JP6940281B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017005292A JP6940281B2 (ja) 2017-01-16 2017-01-16 基板処理装置および基板処理方法
CN201780082037.5A CN110140198B (zh) 2017-01-16 2017-12-22 基板处理装置及基板处理方法
KR1020197018515A KR102264352B1 (ko) 2017-01-16 2017-12-22 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
PCT/JP2017/046095 WO2018131428A1 (ja) 2017-01-16 2017-12-22 基板処理装置および基板処理方法
TW106146018A TWI666070B (zh) 2017-01-16 2017-12-27 基板處理裝置及基板處理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017005292A JP6940281B2 (ja) 2017-01-16 2017-01-16 基板処理装置および基板処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018116977A true JP2018116977A (ja) 2018-07-26
JP6940281B2 JP6940281B2 (ja) 2021-09-22

Family

ID=62839486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017005292A Active JP6940281B2 (ja) 2017-01-16 2017-01-16 基板処理装置および基板処理方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6940281B2 (ja)
KR (1) KR102264352B1 (ja)
CN (1) CN110140198B (ja)
TW (1) TWI666070B (ja)
WO (1) WO2018131428A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7457004B2 (ja) 2018-09-18 2024-03-27 ラム・リサーチ・アーゲー ウエハ洗浄の方法および装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11219930B2 (en) 2018-05-28 2022-01-11 Nagase Filter Co, Ltd. Filter cleaning method and filter cleaning apparatus
TWI691358B (zh) * 2019-03-04 2020-04-21 日商長瀨過濾器股份有限公司 過濾器洗淨方法及過濾器洗淨裝置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001162239A (ja) * 1999-12-09 2001-06-19 Matsushita Electronics Industry Corp 超音波洗浄装置
JP2011018900A (ja) * 2009-07-02 2011-01-27 Imec 音響洗浄の最適操作を制御する方法および装置
JP2016136599A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000000533A (ja) * 1998-06-15 2000-01-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板洗浄方法及び基板洗浄ノズル並びに基板洗浄装置
JP2000021834A (ja) * 1998-06-26 2000-01-21 Sony Corp 高速ジェット超純水洗浄方法及びその装置
JP2000061362A (ja) * 1998-08-18 2000-02-29 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置の処理液吐出ノズル
TW472296B (en) * 1999-05-25 2002-01-11 Ebara Corp Substrate treating apparatus and method of operating the same
JP4638402B2 (ja) * 2006-10-30 2011-02-23 大日本スクリーン製造株式会社 二流体ノズル、ならびにそれを用いた基板処理装置および基板処理方法
JP2011121009A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置および基板処理方法
JP5852898B2 (ja) 2011-03-28 2016-02-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
JP2014110404A (ja) * 2012-12-04 2014-06-12 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置および基板処理方法
JP5980704B2 (ja) * 2013-03-15 2016-08-31 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法および基板処理装置
US20140261572A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Dainippon Screen Mfg.Co., Ltd. Substrate treatment apparatus and substrate treatment method
JP6320762B2 (ja) * 2014-01-15 2018-05-09 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
WO2015146546A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
JP6509577B2 (ja) * 2015-02-16 2019-05-08 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置
JP6402071B2 (ja) * 2015-06-15 2018-10-10 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置
CN106252258B (zh) * 2015-06-15 2018-12-07 株式会社思可林集团 基板处理装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001162239A (ja) * 1999-12-09 2001-06-19 Matsushita Electronics Industry Corp 超音波洗浄装置
JP2011018900A (ja) * 2009-07-02 2011-01-27 Imec 音響洗浄の最適操作を制御する方法および装置
JP2016136599A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7457004B2 (ja) 2018-09-18 2024-03-27 ラム・リサーチ・アーゲー ウエハ洗浄の方法および装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190085129A (ko) 2019-07-17
JP6940281B2 (ja) 2021-09-22
WO2018131428A1 (ja) 2018-07-19
TWI666070B (zh) 2019-07-21
CN110140198A (zh) 2019-08-16
KR102264352B1 (ko) 2021-06-11
CN110140198B (zh) 2023-03-21
TW201831237A (zh) 2018-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI558476B (zh) 基板清潔方法及基板清潔裝置
KR101612633B1 (ko) 기판 세정 방법 및 기판 세정 장치
US10090189B2 (en) Substrate cleaning apparatus comprising a second jet nozzle surrounding a first jet nozzle
JP2012216777A (ja) 基板処理装置および基板処理方法
JP2017005230A (ja) 基板処理方法および基板処理装置
KR102035950B1 (ko) 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
WO2018131428A1 (ja) 基板処理装置および基板処理方法
JP6473248B2 (ja) 基板洗浄装置、基板処理装置、および基板洗浄方法
JP2013065795A (ja) 基板処理方法
KR102012207B1 (ko) 액 공급 유닛 및 이를 가지는 기판 처리 장치
JP2018046259A (ja) 基板処理方法、基板処理装置および記録媒体
KR20140071312A (ko) 기판 처리 장치
JP4279008B2 (ja) 基板処理装置および基板処理方法
JP6095295B2 (ja) スピンテーブルを用いた洗浄装置
JP6966917B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP6542613B2 (ja) 基板洗浄装置および基板洗浄方法
KR102115173B1 (ko) 기판 처리 장치
US11938493B2 (en) Apparatus for processing substrate and operating method thereof
US20220371041A1 (en) Processing liquid nozzle and cleaning apparatus
JP6713370B2 (ja) 基板処理装置および基板処理方法
JP2004247752A (ja) クローズドマニュファクチャリング装置およびこの装置を用いて被洗浄基板を処理する方法
JP2016152277A (ja) 基板処理装置
JP2024033259A (ja) 基板処理装置および基板処理方法
JP6529273B2 (ja) 基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210401

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210819

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210902

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6940281

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150