JP5426141B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、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を処理するための基板処理装置が用いられる。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、隔壁で区画された処理室内に、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た基板の上面に処理液を供給する処理液ノズルとを備えている。

この基板処理装置で基板を処理する場合は、たとえば、スピンチャックによって基板を回転させつつ、当該基板の上面中央部に向けて処理液ノズルから処理液を連続吐出させる。処理液ノズルから吐出された処理液は、基板の上面中央部に着液し、基板の回転による遠心力を受けて、基板の上面周縁部に向かって瞬時に広がっていく。これにより、基板の上面全域に処理液が供給され、基板の上面に処理液による処理が行われる。また、処理液による処理が行われた後は、スピンチャックによって基板を高速回転させる。これにより、基板に付着している処理液を遠心力によって振り切って当該基板を乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる。
特開２００６−３５１８０５号公報

前記のような構成で処理液による処理や乾燥処理などを行う場合、パーティクルなどの異物が基板の上面に向かって飛散してくることがある。したがって、異物が基板の上面に付着して当該基板が汚染されるおそれがある。また、処理室内に漂う処理液のミストが基板の上面に付着して当該基板が汚染されるおそれがある。
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、基板の汚染を抑制または防止することができる基板処理装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持手段（３）と、前記基板保持手段に保持された基板の中央部近傍に位置するように配置された、基板よりも小さい柱状の気体吐出ノズル（６）と、前記気体吐出ノズルに気体を供給する気体供給手段（１８）とを含み、前記気体吐出ノズルの外表面の一部である外周面で環状に開口するスリット状の第１の気体吐出口（５５）が前記気体吐出ノズルに形成されており、前記気体供給手段から供給された気体を吐出する第２の気体吐出口（５４）が前記基板保持手段に保持された基板に対向する前記気体吐出ノズルの下面に形成されており、前記気体吐出ノズルは、前記第１の気体吐出口から前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に向けて基板に沿って気体を放射状に吐出することにより、基板を覆うための気体の流れを形成する、基板処理装置である。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すものとする。
この発明によれば、気体吐出ノズルの気体吐出口から気体を放射状に吐出させることにより、気体吐出ノズルを中心として放射状に広がる気体の流れを形成することができる。また、気体吐出ノズルが基板の中央部近傍に位置するように配置されているので、基板に沿って広がる気体の流れを形成して、この気体の流れによって基板を覆うことができる。これにより、基板に向かって飛散してくるパーティクルなどの異物や処理液のミストから基板を保護して、当該異物や処理液のミストが基板に付着することを抑制または防止することができる。したがって、パーティクルなどの異物や処理液のミストにより基板が汚染されることを抑制または防止することができる。しかも、気体吐出ノズルは、基板よりも小さい柱状であるので、基板処理装置の大型化を抑制しつつ、基板の汚染を抑制または防止することができる。

さらに、気体吐出口から気体を放射状に吐出させることにより、気体吐出ノズルを頂点として基板の周縁部に向かって広がる錐体状の気体の流れを形成することができる。したがって、気体吐出ノズルと基板との間の空間をこの錐体状の気体の流れによって取り囲んでその周囲の空間から隔離することができる。これにより、気体吐出ノズルと基板との間の空間にパーティクルなどの異物や処理液のミストが進入することを抑制または防止することができる。そのため、異物や処理液のミストが基板に付着して当該基板が汚染されることを一層確実に抑制または防止することができる。
さらに、気体吐出口がスリット状に形成されているので、気体吐出口から気体を勢いよく吐出（噴射）させることができる。これにより、気体吐出ノズルから離れた位置でも気体の流れを維持することができ、気体吐出ノズルから離れた位置でも基板を確実に保護することができる。また、気体吐出口が環状に形成されているので、気体吐出口から気体を吐出させることにより、気体吐出ノズルを中心として放射状に広がる気体の流れを容易に形成することができる。たとえば、前記気体吐出ノズルが柱状に形成されている場合には、前記スリット状の気体吐出口は、気体吐出ノズルの側面に開口していてもよい。

前記基板処理装置は、前記基板保持手段に保持された基板を回転させる回転手段（１０）をさらに含み、前記基板保持手段は、基板の周端面に沿うように配置され、当該基板を保持する複数の保持部材（９）を有し、前記気体吐出ノズルは、前記気体吐出口から前記複数の保持部材の周囲に向けて気体を吐出することにより、当該複数の保持部材およびこれらの保持部材に保持された基板を覆うための気体の流れを形成するように形成されていてもよい。

この発明によれば、基板の周端面に沿うように配置された複数の保持部材によって基板を保持することができる。また、これらの保持部材とともに、保持された基板を回転手段によって回転させることができる。さらに、気体吐出口から気体を放射状に吐出させることにより、気体吐出ノズルを頂点として複数の保持部材の周囲に向かって広がる錐体状の気体の流れを形成することができる。これにより、基板保持手段に保持された基板および複数の保持部材を気体の流れにより取り囲まれた空間に位置させることができる。したがって、基板と気体吐出ノズルとの間の空間、および複数の保持部材の周囲の空間を気体の流れによってその周囲の空間から隔離して、これらの空間を清浄に保つことができる。そのため、回転手段によって基板および複数の保持部材を回転させたときに保持部材の周囲の気流が乱れて、保持部材の周囲の雰囲気が基板の近傍の空間に進入したとしても、進入した雰囲気が清浄にされているため、この雰囲気に晒されることにより基板が汚染されることを抑制または防止することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記第１の気体吐出口からは斜め下方向または水平方向に気体が吐出されてもよい。
また、請求項３に記載の発明のように、前記基板処理装置は、前記第１の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上面を前記第１の気体吐出口から吐出された気体によって覆う被覆工程を実施すると共に、前記第２の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上方の雰囲気を前記第２の気体吐出口から吐出された気体に置換する雰囲気置換工程を前記被覆工程と並行して実施してもよい。
また、請求項４に記載の発明のように、前記基板処理装置は、前記第１の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上面を前記第１の気体吐出口から吐出された気体によって覆う被覆工程を開始し、その後、前記第２の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上方の雰囲気を前記第２の気体吐出口から吐出された気体の雰囲気に置換する雰囲気置換工程を開始してもよい。
また、請求項５に記載の発明のように、前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給される気体は、不活性ガス、乾燥空気およびクリーンエアのいずれかであってもよい。
また、請求項６に記載の発明のように、前記基板処理装置は、前記基板の上面に処理液の液膜を形成する液膜形成手段（４、５、２１、１２１）をさらに含んでいてもよい。
また、請求項７に記載の発明のように、前前記第２の気体吐出口から吐出される気体を前記第２の気体吐出口に導く気体供給流路であって、上流端の開口面積が下流端の開口面積よりも狭い気体供給流路が、前記気体吐出ノズルに形成されていてもよい。
請求項８に記載の発明は、基板保持手段によって基板を保持する基板保持工程と、前記基板の上面にリンス液の液膜を形成する液膜形成工程と、前記液膜形成工程で形成された前記リンス液の液膜をＩＰＡ液の液膜に置換するＩＰＡ置換工程と、前記基板の中央部近傍に位置するように配置され、前記基板上面の中央部に対向した、前記基板よりも小さい柱状の気体吐出ノズルの外表面の一部である外周面で環状に開口するスリット状の第１の気体吐出口から前記基板の周縁部に向けて前記基板に沿って気体を放射状に吐出することにより、前記基板の周縁部に向かって放射状に広がる基板を覆うための気体の流れを形成し、前記基板上面および当該基板上面に形成された前記液膜を、気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給され前記第１の気体吐出口から吐出された気体で被覆する被覆工程と、前記被覆工程と並行して、前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給された気体を、前記基板に対向する前記気体吐出ノズルの下面で開口する第２の気体吐出口から前記基板の中心部に向けて吐出することにより、前記基板および液膜の上方の雰囲気を前記第２の気体吐出口から吐出された気体により置換するパージ工程と、を含む、基板処理方法である。
請求項９に記載の発明のように、前記第１の気体吐出口からは斜め下方向または水平方向に気体が吐出されてもよい。
また、請求項１０に記載の発明のように、前記パージ工程において、気体は、前記基板上の前記ＩＰＡの液膜が部分的に排除されて前記基板の上面が部分的に露出しない圧力で、前記第２の気体吐出口から前記基板の中心部に向けて吐出されてもよい。
また、請求項１１に記載の発明のように、前記基板処理方法は、前記基板を回転させて前記基板上の液体を排除することにより、前記被覆工程およびパージ工程と並行して前記基板を乾燥させる乾燥工程をさらに含んでいてもよい。
また、請求項１２に記載の発明のように、前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給される気体は、不活性ガス、乾燥空気およびクリーンエアのいずれかであってもよい。

以下では、本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、本発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。
この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉型の装置であり、各種の処理を基板Ｗに対して施すことができる。基板処理装置は、インデクサブロックＢ１と、インデクサブロックＢ１に結合された処理ブロックＢ２とを備えている。

インデクサブロックＢ１は、キャリア保持部Ｐ１と、インデクサロボットＩＲと、インデクサロボット移動機構Ｍ１（以下では、「ＩＲ移動機構Ｍ１」という。）とを備えている。キャリア保持部Ｐ１は、複数枚の基板Ｗを収容できるキャリアＣを保持することができる。キャリアＣは、所定の配列方向Ｕ（以下「キャリア配列方向Ｕ」という。）に沿って配列された状態で、キャリア保持部Ｐ１に保持される。ＩＲ移動機構Ｍ１は、キャリア配列方向Ｕに沿ってインデクサロボットＩＲを水平に移動させることができる。

また、インデクサロボットＩＲは、第１上アームの先端に取り付けられた第１上ハンドＨ１と、第１下アームの先端に取り付けられた第１下ハンドＨ２とを備えている。第１上ハンドＨ１および第１下ハンドＨ２は、上下方向に高さをずらして配置されており、互いに干渉しないようにされている。図１では、第１上ハンドＨ１および第１下ハンドＨ２が上下に重なり合っている。インデクサロボットＩＲは、各ハンドＨ１，Ｈ２によって基板Ｗを保持することができる。インデクサロボットＩＲは、キャリアＣに対向する位置で、当該キャリアＣに対して処理済の基板Ｗを搬入する搬入動作、および未処理の基板Ｗを当該キャリアＣから搬出する搬出動作を行うことができる。

一方、処理ブロックＢ２は、それぞれ基板Ｗを一枚ずつ処理する複数の処理ユニット１と、センターロボットＣＲとを備えている。本実施形態では、処理ユニット１がたとえば８つ設けられており、処理ユニット１は２つずつ上下に積層され、これらの処理ユニット１が、平面視においてセンターロボットＣＲを取り囲むように配置されている。（図１では上段の４つの処理ユニット１のみを示している。）各処理ユニット１では、たとえば、洗浄等の処理が基板Ｗに対して行われる。

また、センターロボットＣＲは、第２上アームの先端に取り付けられた第２上ハンドＨ３と、第２下アームの先端に取り付けられた第２下ハンドＨ４とを備えている。第２上ハンドＨ３および第２下ハンドＨ４は、上下方向に高さをずらして配置されており、互いに干渉しないようにされている。図１では、第２上ハンドＨ３および第２下ハンドＨ４が上下に重なり合っている。センターロボットＣＲは、各ハンドＨ３，Ｈ４によって基板Ｗを保持することができる。

センターロボットＣＲは、各処理ユニット１に対して未処理の基板Ｗを搬入する搬入動作、および処理済の基板Ｗを各処理ユニット１から搬出する搬出動作を行うことができる。さらに、センターロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲから未処理の基板Ｗを受け取ることができ、処理済の基板ＷをインデクサロボットＩＲに渡すことができる。
キャリアＣに収容された未処理の基板Ｗは、インデクサロボットＩＲによって保持され、搬出される。そして、インデクサロボットＩＲからセンターロボットＣＲに未処理の基板Ｗが受け渡され、センターロボットＣＲによって、何れかの処理ユニット１に未処理の基板Ｗが搬入される。センターロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲから受け渡される基板Ｗを複数の処理ユニット１に順次搬入していく。

一方、処理ユニット１で処理された処理済の基板Ｗは、センターロボットＣＲによって処理ユニット１から搬出される。そして、センターロボットＣＲからインデクサロボットＩＲに処理済の基板Ｗが受け渡され、インデクサロボットＩＲによって、処理済の基板ＷがキャリアＣ内に搬入される。センターロボットＣＲは、複数の処理ユニット１から処理済の基板Ｗを順次搬出していく。このようにして、複数枚の基板Ｗが処理される。

図２は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニット１の概略構成を示す模式図である。
各処理ユニット１は、図示しない隔壁で区画された処理室２内に、１枚の基板Ｗを水平に保持して回転させるスピンチャック３（基板保持手段）と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上面に処理液としての薬液を供給するための薬液ノズル４と、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上面に処理液としてのリンス液を供給するためのリンス液ノズル５と、基板Ｗ上で気体を吐出する気体吐出ノズル６とを備えている。

スピンチャック３は、鉛直な方向に延びる回転軸７と、回転軸７の上端に水平に取り付けられた円盤状のスピンベース８と、このスピンベース８上に配置された複数個の挟持部材９（保持部材）と、回転軸７に連結されたモータ１０（回転手段）とを備えている。複数個の挟持部材９は、スピンベース８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。スピンチャック３は、各挟持部材９を基板Ｗの周端面に当接させることにより当該基板Ｗを挟持して、スピンベース８の上方で水平な姿勢で基板Ｗを保持することができる。複数個の挟持部材９によって基板Ｗを保持した状態で、モータ１０の駆動力を回転軸７に入力することにより、基板Ｗの中心を通る鉛直な軸線まわりに基板Ｗを回転させることができる。モータ１０は、制御部１１（図１および図２参照）により制御されるようになっている。

なお、スピンチャック３としては、このような構成のものに限らず、たとえば、基板Ｗの下面（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て、さらにその状態で鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持した基板Ｗを回転させることができ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。
薬液ノズル４は、吐出口が下方に向けられた状態で、スピンチャック３よりも上方に配置されている。薬液ノズル４には、薬液バルブ１２が介装された薬液供給管１３を介して図示しない薬液供給源からの薬液が供給される。薬液ノズル４は、薬液供給源から供給される薬液をスピンチャック３に保持された基板Ｗの上面に向けて吐出することができる。これにより、基板Ｗの上面に薬液を供給することができる。

同様に、リンス液ノズル５は、吐出口が下方に向けられた状態で、スピンチャック３よりも上方に配置されている。リンス液ノズル５には、リンス液バルブ１４が介装されたリンス液供給管１５を介して図示しないリンス液供給源からのリンス液が供給される。リンス液ノズル５は、リンス液供給源から供給されるリンス液をスピンチャック３に保持された基板Ｗの上面に向けて吐出することができる。これにより、基板Ｗの上面にリンス液を供給することができる。

薬液ノズル４に供給される薬液としては、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（たとえばクエン酸、蓚酸など）、有機アルカリ（たとえば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液を例示することができる。また、リンス液ノズル５に供給されるリンス液としては、純水（脱イオン水）、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水や、希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水などを例示することができる。

気体吐出ノズル６は、スピンチャック３に保持される基板Ｗよりも小径の円柱状の部材である。気体吐出ノズル６は、その中心軸線が鉛直となるようにスピンチャック３の上方で支持アーム１６に支持されている。気体吐出ノズル６は、ほぼ水平な方向に沿って気体を放射状に吐出することができ、さらに、下方に向けて気体を吐出することができる。気体吐出ノズル６には、第１気体バルブ１７が介装された第１気体供給管１８（気体供給手段）と、第２気体バルブ１９が介装された第２気体供給管２０とが接続されている。気体吐出ノズル６には、各気体供給管１８,２０を介して図示しない気体供給源からの気体が供給される。気体吐出ノズル６に供給される気体としては、たとえば、不活性ガスの一例である窒素ガスが用いられている。気体としては、不活性ガスに限らず、たとえば乾燥空気やクリーンエア（清浄化された空気）などのその他の気体であってもよい。

また、気体吐出ノズル６には、処理液を吐出するための処理液ノズル２１が取り付けられている。処理液ノズル２１は、その一部が気体吐出ノズル６の内部に配置されている。処理液ノズル２１には、処理液バルブ２２が介装された処理液供給管２３が接続されており、この処理液供給管２３を介して図示しない処理液供給源からの処理液が供給される。処理液ノズル２１に供給される処理液としては、たとえば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が用いられている。ＩＰＡは、純水よりも揮発性の高い有機溶剤の一例であり、純水を容易に溶け込ませることができる。処理液ノズル２１は、下方に向けてＩＰＡを吐出することができる。また、純水よりも揮発性の高い有機溶剤の例としてＩＰＡ以外にも、たとえば、ＨＦＥ（ハイドロフロロエーテル）、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも１つを含む液を用いることができる。また、単体成分のみからなるものを用いてもよいし、他の成分と混合されたものを用いてもよく、たとえば、ＩＰＡと純水の混合液や、ＩＰＡとＨＦＥの混合液を用いてもよい。

また、支持アーム１６は、スピンチャック３の側方に設けられた鉛直な揺動軸線まわりに揺動可能にされている。支持アーム１６は、ノズル揺動機構２４によってその揺動軸線まわりに揺動される。ノズル揺動機構２４によって支持アーム１６を揺動させることにより、気体吐出ノズル６を支持アーム１６の揺動軸線まわりに揺動させて、水平移動させることができる。これにより、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上方に気体吐出ノズル６を配置したり、スピンチャック３の上方から気体吐出ノズル６を退避させたりすることができる。支持アーム１６の揺動軸線は、スピンチャック３に保持された基板Ｗの中央部上方を通る所定の軌跡に沿って気体吐出ノズル６が水平移動するように設定されている。したがって、ノズル揺動機構２４は、気体吐出ノズル６をスピンチャック３に保持された基板Ｗの中央部上方に位置させることができる。

気体吐出ノズル６がスピンチャック３に保持された基板Ｗの上方に位置する状態で、処理液ノズル２１からＩＰＡを吐出させることにより、基板Ｗの上面にＩＰＡを供給することができる。さらに、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上方で処理液ノズル２１からＩＰＡを吐出させつつ、気体吐出ノズル６を水平移動させることにより、基板Ｗ上におけるＩＰＡの着液位置を移動させることができる。すなわち、この実施形態では、基板Ｗ上での処理液の着液位置が固定された固定ノズルとして処理液ノズル２１を機能させることもできるし、基板Ｗ上での処理液の着液位置を移動させて基板Ｗを処理液によりスキャンするスキャンノズルとして処理液ノズル２１を機能させることもできる。

また、支持アーム１６には、支持アーム１６を鉛直方向に昇降させることができるノズル昇降機構２５が連結されている。支持アーム１６を鉛直方向に昇降させることにより、気体吐出ノズル６を鉛直方向に昇降させることができる。したがって、気体吐出ノズル６がスピンチャック３に保持された基板Ｗの中央部上方に位置する状態で、支持アーム１６を昇降させることにより、気体吐出ノズル６を基板Ｗの上面中央部に近接させたり、基板Ｗの上方に退避させたりすることができる。ノズル昇降機構２５は、気体吐出ノズル６が基板Ｗの上面中央部に近接する近接位置（図５参照）と、近接位置よりも上方に位置する上方位置（図２に示す位置）との間で気体吐出ノズル６を昇降させることができる。

ノズル揺動機構２４およびノズル昇降機構２５は、それぞれ、制御部１１により制御される。また、薬液バルブ１２などの処理ユニット１に備えられたバルブの開閉は、制御部１１により制御される。
図３は、気体吐出ノズル６の図解的な縦断面図であり、図４は、気体吐出ノズル６の図解的な底面図である。以下では、図３および図４を参照して、気体吐出ノズル６の構成について具体的に説明する。

気体吐出ノズル６は、筒状をなす外構成部材２６と、外構成部材２６の内部に嵌め込まれた内構成部材２７とを備えている。外構成部材２６は、前述の支持アーム１６によって支持されており、内構成部材２７は、外構成部材２６に保持されている。外構成部材２６は、上方部材２８および下方部材２９からなるものであり、上方部材２８に支持アーム１６が連結されている。

上方部材２８は、カップ状をなしており、その開口が下方となるように倒立状態で配置されている。上方部材２８は、円筒状をなす周壁部３０と、周壁部３０の一端（図３では、上端）から内方に延びる環状の底部３１と、周壁部３０の他端から外方に延びる環状のフランジ部３２とを含む。上方部材２８には、周壁部３０をその径方向に貫通する第１雌ねじ孔３３と、底部３１の中心部に位置する第２雌ねじ孔３４とが形成されている。第１雌ねじ孔３３には、第１継ぎ手３５がねじ込まれており、この第１継ぎ手３５を介して第１気体供給管１８が上方部材２８に接続されている。また、第２雌ねじ孔３４には、内構成部材２７がねじ込まれており、これによって、内構成部材２７が外構成部材２６に連結されている。

周壁部３０の内周面は、周壁部３０の軸方向に関して階段状に形成されており、周壁部３０の内径は、下方にいくに従って段階的に大きくなっている。この実施形態では、周壁部３０の内径が、２段階で大きくなるように形成されており、周壁部３０の上端部、中間部および下端部の内径がそれぞれ異なる大きさにされている。
下方部材２９は、平面視円環状をなす板状の部材であり、上方部材２８と同軸になるように、上方部材２８の下端部に連結されている。下方部材２９の内径は、周壁部３０の下端部の内径とほぼ同じ大きさにされており、下方部材２９の内周面は、その全周にわたって周壁部３０の下端部の内周面に段差なく連なっている。また、下方部材２９の下面は、外方に向かって（下方部材２９の中心軸線から離れるに従って）一定の傾斜角度で緩やかに下方に傾斜する傾斜面にされている。

一方、内構成部材２７は、円柱状部材３６、筒状部材３７および平板状部材３８からなるものであり、外構成部材２６の内部に下方から嵌め込まれている。円柱状部材３６、筒状部材３７および平板状部材３８は、それぞれ同軸となるように配置されており、円柱状部材３６の下端部に筒状部材３７の上端部が連結され、筒状部材３７の下端部に平板状部材３８が連結されている。円柱状部材３６、筒状部材３７および平板状部材３８は、外構成部材２６に対して同軸となるように配置されている。

円柱状部材３６は、外周面に雄ねじが形成された円柱状の雄ねじ部３９と、雄ねじ部３９の下方に配置され外周面が雄ねじ部３９よりも外方に張り出した円柱状の張り出し部４０と、張り出し部４０よりも小径で張り出し部４０の下端から下方に突出する円柱状の突出部４１とを有している。雄ねじ部３９、張り出し部４０および突出部４１は、同軸となるように一体的に形成されている。

雄ねじ部３９は、底部３１に形成された第２雌ねじ孔３４に下方からねじ込まれており、その上端部が底部３１よりも上方に突出している。この突出した部分（雄ねじ部３９の上端部）に、ロックナット４２が取り付けられており、これによって、内構成部材２７が外構成部材２６に強固に連結されている。
また、張り出し部４０は、上方部材２８の上端部の内方に位置しており、その外径は、上方部材２８の上端部の内径（周壁部３０の上端部の内径）よりもやや小さくされている。張り出し部４０の外周面には、その周方向に延びる環状溝が形成されており、この環状溝に封止部材としてのＯリング４３が収容されている。上方部材２８と張り出し部４０との間は、Ｏリング４３によって封止されている。

また、円柱状部材３６には、円柱状部材３６を軸方向に貫通する２つの貫通孔（中心貫通孔４４およびノズル挿通孔４５）が形成されている。中心貫通孔４４は、円柱状部材３６の中心軸線に沿って形成されており、ノズル挿通孔４５は、当該中心軸線から離れた位置に形成されている。
中心貫通孔４４の上端部には、雌ねじが形成されており、この雌ねじにねじ込まれた第２継ぎ手４６を介して第２気体供給管２０が円柱状部材３６に接続されている。また、中心貫通孔４４の下端は、円柱状部材３６の下面中央部に位置する開口となっている。第２気体供給管２０から中心貫通孔４４に供給された窒素ガスは、中心貫通孔４４の下端から下方に向けて吐出される。

また、ノズル挿通孔４５は、円柱状部材３６の上端から下方に向かって鉛直に延びており、その下端部が円柱状部材３６の中心軸線側に傾斜している。処理液ノズル２１は、ノズル挿通孔４５に挿通されており、その一部がノズル挿通孔４５の下端部に倣って円柱状部材３６の中心軸線側に傾斜している。処理液ノズル２１の一部は、円柱状部材３６から下方に突出しており、筒状部材３７の内部に位置している。

筒状部材３７は、その上端部が円柱状部材３６に連結された円筒部４７と、円筒部４７の内部空間を円筒部４７の軸方向に仕切る円板状の仕切り板４８とを有している。円筒部４７は、その上端から下端にわたって内径が一定とされており、その上端部が突出部４１に外嵌している。また、円筒部４７の外径は、その上端から中間部にかけて一定とされており、その下端部において他の部分よりも大きくなっている。円筒部４７の外周面は、その軸方向に関して階段状に形成されている。

円筒部４７は、外構成部材２６の内部に収容されており、円筒部４７の外周面と外構成部材２６の内周面との間には、全周にわたって隙間が形成されている。より具体的には、円筒部４７と外構成部材２６との間には、上方円筒空間Ｓ１と、この上方円筒空間Ｓ１の下端から外方に向かって水平に延びる環状空間Ｓ２と、この環状空間Ｓ２の外周縁から鉛直下方に延びる下方円筒空間Ｓ３とが形成されている。

上方円筒空間Ｓ１には、その周方向の所定位置から第１気体供給管１８からの窒素ガスが供給されるようになっており、第１気体供給管１８から供給された窒素ガスは、上方円筒空間Ｓ１内を周方向に流れて上方円筒空間Ｓ１に行き渡る。上方円筒空間Ｓ１内に窒素ガスが行き渡った後は、上方円筒空間Ｓ１から環状空間Ｓ２に窒素ガスが供給され、さらに、環状空間Ｓ２から下方円筒空間Ｓ３に窒素ガスが供給される。そして、後述するように、下方円筒空間Ｓ３に供給された窒素ガスが気体吐出ノズル６の下端部（気体吐出口５５）からその周囲に向かって放射状に吐出される。

図３に示すように、上方円筒空間Ｓ１の厚み（周方向の任意の位置における径方向への長さ）は、環状空間Ｓ２の厚み（鉛直方向への長さ）および下方円筒空間Ｓ３の厚みよりも大幅に大きくなっている。また、環状空間Ｓ２の厚みおよび下方円筒空間Ｓ３の厚みは、ほぼ同じ大きさにされている。すなわち、円筒部４７と外構成部材２６との間における窒素ガスの流路面積は、上方円筒空間Ｓ１と環状空間Ｓ２との連結部において大幅に減少されており、それよりも下流側ではほぼ一定にされている。したがって、上方円筒空間Ｓ１から環状空間Ｓ２および下方円筒空間Ｓ３に窒素ガスを供給するときに、環状空間Ｓ２および下方円筒空間Ｓ３の全周にわたって均一に窒素ガスを供給することができる。また、環状空間Ｓ２および下方円筒空間Ｓ３内での窒素ガスの流速を上方円筒空間Ｓ１内での窒素ガスの流速よりも高めることができる。これにより、気体吐出ノズル６の下端部（気体吐出口５５）からその周囲に向かって窒素ガスを勢いよくほぼ均一な流速で等方的に吐出（噴射）させることができる。

仕切り板４８は、円筒部４７と一体的に形成されており、円筒部４７の中間部において、その内部空間を軸方向に仕切っている。図４に示すように、仕切り板４８には、小径の貫通孔４９がその全域にわたって多数形成されており、気体が仕切り板４８を厚み方向に通過できるようになっている。また、仕切り板４８の中心部付近には、処理液ノズル２１を挿通させるためのノズル挿通孔５０が形成されている。処理液ノズル２１の下端は、ノズル挿通孔５０を通って仕切り板４８の下方に位置しており、平板状部材３８よりも下方に突出しないようにされている。処理液ノズル２１は、仕切り板４８の下方からＩＰＡを吐出することができる。

円筒部４７の内部空間において仕切り板４８よりも上方に位置する上方空間Ｓ４は、図３に示すように、中心貫通孔４４に連通している。したがって、第２気体供給管２０から気体吐出ノズル６に供給された窒素ガスは、中心貫通孔４４を通って上方空間Ｓ４に供給される。そして、上方空間Ｓ４に窒素ガスが溜まり、この溜まった窒素ガスが仕切り板４８に形成された多数の貫通孔４９から下方に向けて吐出される。このように、窒素ガスを上方空間Ｓ４に溜めることにより、各貫通孔４９から均一な流量で窒素ガスを吐出させることができる。また、上方空間Ｓ４の流路面積が中心貫通孔４４の流路面積よりも大きくなっているので、中心貫通孔４４から上方空間Ｓ４に窒素ガスが流れる過程で窒素ガスの圧力を低下させて、各貫通孔４９から緩やかに窒素ガスを吐出させることができる。

平板状部材３８は、図４に示すように、平面視円環状をなす板状の部材であり、その内周部分に相当する円環状の連結部５１と、連結部５１よりも厚みが薄く、連結部５１の外周面から外方に延びる円環状の鍔部５２とを有している。連結部５１には、複数の皿ねじ５３が下方から取り付けられており、これらの皿ねじ５３によって、平板状部材３８が筒状部材３７の下端部に連結されている。皿ねじ５３は、その頭部が連結部５１の内部に収容されており、平板状部材３８の下面よりも下方に突出しないようにされている。

平板状部材３８の内径（連結部５１の内径）は、円筒部４７の内径とほぼ同じ大きさにされており、平板状部材３８の内周面は、その全周にわたって円筒部４７の内周面に段差なく連なっている。また、連結部５１の外径は、円筒部４７の下端部の外径とほぼ同じ大きさにされており、連結部５１の外周面は、その全周にわたって円筒部４７の下端部の外周面に段差なく連なっている。さらに、平板状部材３８の外径（鍔部５２の外径）は、下方部材２９の外径とほぼ同じ大きさにされており、平板状部材３８および下方部材２９は、同軸となるように配置されている。

平板状部材３８の下面（連結部５１および鍔部５２の下面）は、水平面に沿う円環状の平坦面とされており、気体吐出ノズル６の最下端に位置している。第２気体供給管２０から気体吐出ノズル６に供給された窒素ガスは、中心貫通孔４４および筒状部材３７の内部空間を通って平板状部材３８の下面中央部から下方に向けて吐出される。平板状部材３８の下面中央部に形成された開口は、下方に向けて窒素ガスを吐出する下面吐出口５４となっている。

また、鍔部５２の上面は、外方に向かって（平板状部材３８の中心軸線から離れるに従って）一定の傾斜角度で緩やかに下方に傾斜する傾斜面にされている。鍔部５２の上面の傾斜角度は、下方部材２９の下面の傾斜角度にほぼ等しくされており、鍔部５２の上面および下方部材２９の下面は、鉛直方向に一定間隔を隔てて対向している。鍔部５２と下方部材２９との間には、外方に向かって一定の傾斜角度で緩やかに下方に傾斜する環状空間Ｓ５が形成されている。環状空間Ｓ５は、下方円筒空間Ｓ３の下端から外方に向かって延びており、下方円筒空間Ｓ３に連通されている。

第１気体供給管１８から気体吐出ノズル６に供給された窒素ガスは、外構成部材２６と筒状部材３７との間（上方円筒空間Ｓ１、環状空間Ｓ２および下方円筒空間Ｓ３）を通って環状空間Ｓ５に供給され、環状空間Ｓ５内を外方に向かって流れていく。そして、環状空間Ｓ５の外周縁から気体吐出ノズル６の周囲に向けて吐出される。また、環状空間Ｓ５が外方に向かって下方に傾斜しているので、環状空間Ｓ５の外周縁からは、斜め下方に向けて窒素ガスが吐出される。環状空間Ｓ５の外周縁は、気体吐出ノズル６の外周面において開口する円筒状の気体吐出口５５となっている。また、上方円筒空間Ｓ１、環状空間Ｓ２、下方円筒空間Ｓ３および環状空間Ｓ５は、気体が流通する気体流通路となっている。

気体吐出口５５は、気体吐出ノズル６の下端部に位置しており、当該下端部を全周にわたって取り囲んでいる。したがって、気体吐出ノズル６からは、当該気体吐出ノズル６を中心として３６０度にわたるほぼ水平な全ての方向に窒素ガスが吐出される。また、図３に示すように、気体吐出口５５の幅（鉛直方向への長さ）は小さくされており、気体吐出口５５は、気体吐出ノズル６の外周面（側面）に沿ってその周方向に延びるスリット状の吐出口にされているので、流速を低下させずに勢いよく気体吐出口５５から窒素ガスを吐出（噴射）させることができる。

気体吐出口５５の幅は、外構成部材２６と内構成部材２７とを軸方向に相対移動させることにより調整することができる。より具体的には、ロックナット４２を緩めて、第２雌ねじ孔３４と雄ねじ部３９とを相対回転させることにより、気体吐出口５５の幅を変更することができる。そして、再びロックナット４２を締め付けることにより、気体吐出口５５の幅を固定することができる。

図５は、気体吐出口５５からの窒素ガスの吐出状態の一例を説明するためのスピンチャック３および気体吐出ノズル６の図解的な側面図である。また、図６および図７は、それぞれ、窒素ガスが吹き付けられているときの基板Ｗの周縁部の図解的な拡大図である。
気体吐出口５５から窒素ガスを吐出させることにより、気体吐出ノズル６を中心としてほぼ水平な方向に放射状に広がる窒素ガスの流れ（気流）を形成することができる。また、気体吐出口５５から吐出された窒素ガスは、層状となって広がっていくので、気体吐出口５５の幅に対応するほぼ一定の厚みを持った窒素ガスの流れ（気体の幕）が気体吐出ノズル６の周囲に形成される。したがって、気体吐出ノズル６を基板Ｗの上面中央部に近接させた状態で、気体吐出口５５から窒素ガスを吐出させることにより、基板Ｗの上面に沿う窒素ガスの流れを形成して、基板Ｗの上面を窒素ガスの流れ（気体の幕）によって覆うことができる。

この実施形態では、図５に示すように、気体吐出ノズル６が基板Ｗの中央部上方に位置する状態で、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上面周縁部に向かう斜め下方の方向に気体吐出口５５から窒素ガスが放射状に吐出されるようになっている。したがって、気体吐出ノズル６の周囲には、気体吐出ノズル６を頂点として下方に広がるほぼ円錐状の窒素ガスの流れが形成される。気体吐出口５５から吐出された窒素ガスは、層状のまま基板Ｗの上面周縁部に達しており、気体吐出ノズル６と基板Ｗとの間の空間を取り囲んでいる。したがって、気体吐出ノズル６と基板Ｗとの間の空間は窒素ガスの流れによってその周囲の空間から隔離されている。また、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上面は、その全域が気体吐出ノズル６および窒素ガスの流れによって覆われている。

基板Ｗの上面全域を気体吐出ノズル６および窒素ガスの流れによって覆うことにより、基板Ｗの上面に向かって飛散してくるパーティクルなどの異物から基板Ｗを保護することができる。また、処理室２内に漂う処理液のミストが基板Ｗの上面に達して、基板Ｗの上面に付着することを抑制または防止することができる。これにより、基板Ｗの汚染を抑制または防止することができる。また、気体吐出ノズル６と基板Ｗとの間の空間をその周囲の空間から隔離することにより、気体吐出ノズル６と基板Ｗとの間の空間にパーティクルなどの異物や処理液のミストが進入することを抑制または防止することができる。これにより、パーティクルなどの異物や処理液のミストが基板Ｗに付着することを一層確実に抑制または防止することができる。

さらに、気体吐出ノズル６が基板Ｗの中央部上方に位置する状態で、気体吐出口５５から窒素ガスを放射状に吐出させつつ、下面吐出口５４から下方に向けて窒素ガスを吐出させることにより、窒素ガスの流れによって取り囲まれた空間から空気を追い出して、基板Ｗの上方の雰囲気を窒素ガス雰囲気に置換することができる（窒素ガスパージ）。これにより、基板Ｗの上方の雰囲気が窒素ガス雰囲気にされた状態で基板Ｗを処理することができる。

基板Ｗの中央部上方で気体吐出口５５から窒素ガスを吐出させるとき、吐出された窒素ガスは、図６に示すように層状のまま基板Ｗの上面外周縁に当たるように（図６において、上面外周縁を●で示す。）、または基板Ｗの上面外周縁に当たらずにその近傍を通過するようにされていてもよいし、図７に示すように、層状のまま基板Ｗの上面周縁部に吹き付けられて、当該上面周縁部に沿って水平に広がっていくようにされていてもよい。吐出された窒素ガスが基板Ｗの上面外周縁に当たるようにした場合、および基板Ｗの上面周縁部に吹き付けられるようにした場合には、基板Ｗの上方の空間を気体吐出ノズル６および窒素ガスの流れにより密閉して、その周囲の空間からパーティクルなどの異物や処理液のミストが基板Ｗの上方の空間に進入することを一層確実に抑制または防止することができる。これにより、基板Ｗの汚染を一層確実に抑制または防止することができる。

また、基板Ｗの上面外周縁または基板Ｗの上面周縁部に窒素ガスを吹き付けるのであれば、デバイス形成面である表面が上に向けられた状態で基板Ｗがスピンチャック３に保持されている場合であっても、窒素ガスが吹き付けられる部分は、デバイス形成領域の外方の領域である非デバイス形成領域であるので、基板Ｗの品質に影響を与えることなく基板Ｗの処理を行うことができる。むろん、非デバイス形成面である裏面が上に向けられた状態で基板Ｗがスピンチャック３に保持されている場合には、その上面外周縁または上面周縁部に窒素ガスが吹き付けられても、基板Ｗの品質に影響を与えることはない。

直径が３００ｍｍの円形基板の上面周縁部に窒素ガスを吹き付けるときの具体的な数値を図３を参照しつつ例示すると、気体吐出口５５は、高さＨ１（気体吐出口５５の幅）が４ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは４ｍｍで直径Ｄ１が１００ｍｍの円筒状をなしており、その下端縁は、気体吐出ノズル６の下面（平板状部材３８の下面）から１ｍｍ上がった所に位置している。また、環状空間Ｓ５は、外方に向かって気体吐出ノズル６の下面に対して５度以下の傾斜角度で下方に傾斜しており、気体吐出口５５からは、５度以下の吐出角度で基板Ｗの上面周縁部に向けて斜め下方に窒素ガスが吐出される。さらに、気体吐出口５５からは、その中心軸線が基板Ｗの回転軸線上に配置され、気体吐出ノズル６の下面と基板Ｗの上面との鉛直方向への間隔が４ｍｍとなる位置で窒素ガスが吐出される。このとき、気体吐出口５５の高さＨ１が４ｍｍであれば窒素ガスの吐出流量は、３００Ｌ／ｍｉｎに設定される。

このような条件で、気体吐出口５５から窒素ガスを吐出させると、吐出された窒素ガスは、厚みが殆ど増減しない状態で放射状に広がっていき、層状のまま基板Ｗの上面周縁部に達する。そして、図７に示すように、基板Ｗの上面周縁部に窒素ガスが吹き付けられて、吹き付けられた窒素ガスが基板Ｗの上面周縁部に沿って水平に広がっていく。したがって、基板Ｗの上面において周縁部よりも内方の部分は、その上方に空間が形成された状態で、気体吐出ノズル６および窒素ガスの流れによって覆われる。また、基板Ｗの上面周縁部は、当該周縁部に沿って窒素ガスが流れていく状態で、窒素ガスの流れによって覆われる。

前記の条件において、気体吐出口５５の高さＨ１は、必ずしも４ｍｍ〜６ｍｍでなくてもよいが、気体吐出口５５の高さＨ１を大きくしたときに窒素ガスの流れが基板の上面周縁部まで維持されるようにするには、窒素ガスの流速が一定値以上となるように窒素ガスの吐出流量を増加させなければならない。そのため、気体吐出口５５の高さＨ１を大きくすると窒素ガスの消費量が増加してしまう。したがって、窒素ガスの消費量を低減する観点から気体吐出口５５の高さＨ１は６ｍｍ以下であることが好ましい。また、気体吐出口５５の高さＨ１が４ｍｍ未満であると、窒素ガスの流れの厚みが薄くなるので、窒素ガスの流れが基板の上面周縁部まで維持されないおそれがある。そのため、基板Ｗの上面全域を確実に覆うためには、気体吐出口５５の高さＨ１が４ｍｍ以上であることが好ましい。したがって、これらの点を考慮すると、前記の条件において気体吐出口５５の高さＨ１は、４ｍｍであることが最も好ましい。

また、気体吐出口５５から窒素ガスの吐出角度は、必ずしも５度以下でなくてもよいが、気体吐出口５５から基板Ｗの上面周縁部に向けて斜め下方に窒素ガスを吐出させる場合、基板Ｗと気体吐出ノズル６との鉛直方向への間隔は、その吐出角度を増加させるほど大きくなる。したがって、気体吐出口５５からの窒素ガスの吐出角度を増加させると、基板Ｗと気体吐出ノズル６との間の空間が大きくなる。そのため、基板Ｗと気体吐出ノズル６との間の雰囲気を窒素ガスによってパージするときに、その供給流量を増加させなければならない。したがって、基板Ｗと気体吐出ノズル６との間の雰囲気を少ない供給流量で窒素ガスによってパージするには、気体吐出口５５からの窒素ガスの吐出角度は５度以下であることが好ましい。

図８は、基板処理装置による基板Ｗの処理の一例を説明するための工程図である。以下では、図２、図５および図８を参照して、基板Ｗの処理の一例について説明する。
未処理の基板Ｗは、図示しない搬送ロボットによって処理室２に搬入され、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けてスピンチャック３に渡される。基板Ｗが処理室２に搬入されるとき、気体吐出ノズル６などの処理室２内の構成は、スピンチャック３の上方から退避されており、搬送ロボットや基板Ｗに衝突しないようにされている。

次に、基板Ｗの表面を薬液としてのフッ酸により処理する薬液処理が行われる（ステップＳ１）。具体的には、制御部１１によりモータ１０が制御されて、スピンチャック３に保持された基板Ｗが所定の回転速度で回転させられる。そして、制御部１１により薬液バルブ１２が開かれて、薬液ノズル４から基板Ｗの上面に向けてフッ酸が吐出される。吐出されたフッ酸は、基板Ｗの上面に着液し、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗ上を外方に広がっていく。これにより、基板Ｗの上面全域にフッ酸が供給され、基板Ｗの表面に対する薬液処理が行われる。

次に、基板Ｗの表面をリンス液としての純水により洗い流すリンス処理が行われる（ステップＳ２）。具体的には、制御部１１により薬液バルブ１２が閉じられた後、リンス液バルブ１４が開かれて、リンス液ノズル５から回転状態の基板Ｗの上面に向けて純水が吐出される。これにより、基板Ｗの上面全域に純水が供給され、基板Ｗに付着しているフッ酸が純水によって洗い流される。このようにして、基板Ｗの表面に対するリンス処理が行われる。

次に、基板Ｗ上で純水の液膜を保持させた状態で処理を進める純水によるパドル処理が行われる（ステップＳ３）。具体的には、リンス液ノズル５からの純水の吐出が継続された状態で、制御部１１によりモータ１０が制御されて、基板Ｗが停止状態、または低速回転状態（たとえば１０〜３０ｒｐｍ程度の回転速度で回転させられている状態）にされる。基板Ｗが停止状態、または低速回転状態にされることにより、基板Ｗ上から排出される純水の量が減少し、基板Ｗ上に純水が溜まっていく（液盛り）。これにより、基板Ｗ上に純水の液膜が形成され、基板Ｗの上面全域がこの液膜によって覆われる。

基板Ｗが停止状態、または低速回転状態にされてから所定時間経過した後は、リンス液ノズル５からの純水の吐出が停止され、基板Ｗ上で純水の液膜が保持された状態が所定時間維持される。これにより、基板Ｗの表面に対する純水によるパドル処理が行われる。
次に、基板Ｗ上の純水の液膜をＩＰＡに置換させるＩＰＡ置換処理が行われる（ステップＳ４）。具体的には、制御部１１によりリンス液バルブ１４が閉じられた後、ノズル揺動機構２４が制御されて、気体吐出ノズル６がスピンチャック３に保持された基板Ｗの上方に配置される。このとき気体吐出ノズル６は、上方位置（図２に示す位置）に配置されている。

次に、制御部１１が処理液バルブ２２を開いて、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上面中央部に向けて処理液ノズル２１からＩＰＡを吐出させる。また、処理液ノズル２１からＩＰＡが吐出されている間、制御部１１によりモータ１０が制御されて、停止状態、または低速回転状態の基板Ｗが所定の回転速度まで加速されていく。
処理液ノズル２１から吐出されたＩＰＡは、基板Ｗの上面中央部に着液した後、基板Ｗの回転による遠心力を受けて加速しながら基板Ｗ上を外方に向かって移動していく。そのため、基板Ｗ上に保持された純水の液膜は、次々と供給されるＩＰＡによって外方に押し流されていき、基板Ｗ上の純水の液膜は基板Ｗの上面中央部から外方に向けて徐々にＩＰＡに置換されていく。そして、基板Ｗ上から純水が排出され、基板Ｗ上の液体が純水からＩＰＡに置換される。これにより、基板Ｗ上にＩＰＡの液膜が形成される。

このとき基板Ｗの回転速度は１０００ｒｐｍまで加速され、その回転速度を維持しつつ基板Ｗに対するＩＰＡの供給が所定時間にわたって行われる。これにより、基板Ｗの上面に残留している純水がＩＰＡに置換される。その後、制御部１１により処理液バルブ２２が閉じられて、処理液ノズル２１からのＩＰＡの吐出が停止される。また、ＩＰＡによる置換処理において、気体吐出ノズル６を基板Ｗに近接させずにその上方に位置させることにより、気体吐出ノズル６の下端部がＩＰＡの液膜に埋没することを抑制または防止することができる。

次に、窒素ガスの流れを形成して、この窒素ガスの流れによって基板Ｗの上面を覆う被覆処理が行われる（ステップＳ５）。具体的には、基板Ｗ上に保持されたＩＰＡの液膜の膜厚を減少させるために、制御部１１によりモータ１０が制御されて、基板Ｗの回転速度が高められる。これにより、基板Ｗ上のＩＰＡが外方に振り切られて、基板Ｗ上のＩＰＡの液量が減少する。したがって、基板Ｗ上に保持されたＩＰＡの液膜の膜厚が減少する。

次に、制御部１１によりノズル昇降機構２５が制御されて、気体吐出ノズル６が上方位置から近接位置（図５に示す位置）に移動させられる。これにより、気体吐出ノズル６の下面が基板Ｗに近接する位置でその上面中央部に対向する。また、このとき基板Ｗ上のＩＰＡの液膜は、その膜厚が減少されているので、気体吐出ノズル６の下端部をＩＰＡの液膜に埋没させずに、基板Ｗの上面中央部に対向させることができる。

次に、制御部１１により第１気体バルブ１７が開かれて、基板Ｗの中央部上方に位置する気体吐出口５５からスピンチャック３に保持された基板Ｗの上面周縁部に向けて窒素ガスが放射状に吐出される。気体吐出口５５から窒素ガスを吐出させるタイミングは、たとえば、気体吐出ノズル６が上方位置から近接位置に移動する前であってもよいし、気体吐出ノズル６が近接位置に移動した後であってもよい。

気体吐出口５５から放射状に窒素ガスを吐出させることにより、前述のように、気体吐出ノズル６を頂点として下方に広がる円錐状の窒素ガスの流れが形成され、基板Ｗの上面全域が気体吐出ノズル６および窒素ガスの流れによって覆われる（被覆処理）。また、基板Ｗと気体吐出ノズル６との間の空間が窒素ガスの流れによって取り囲まれ、その周囲の空間から隔離される。

次に、基板Ｗの上方の空間から空気を追い出して、基板Ｗの上方の雰囲気を窒素ガス雰囲気に置換するパージ処理が行われる（ステップＳ６）。具体的には、気体吐出口５５から窒素ガスを吐出させた状態で、制御部１１が第２気体バルブ１９を開いて、図５に示すように、基板Ｗの中央部上方に位置する下面吐出口５４から下方に向けて窒素ガスを吐出させる。

下面吐出口５４から吐出された窒素ガスは、基板Ｗと気体吐出ノズル６との間の空間に供給され、後続の窒素ガスによって押されて外方に向かって広がっていく。したがって、基板Ｗと気体吐出ノズル６との間の空間に存在する空気は、下面吐出口５４から吐出された窒素ガスによって押し流され、外方へと移動していく。そして、下面吐出口５４から吐出された窒素ガスの圧力によって窒素ガスの流れを通過して基板Ｗと気体吐出ノズル６との間の空間から追い出される。これにより、基板Ｗの上方の空間から空気が追い出され、基板Ｗの上方の雰囲気が窒素ガス雰囲気に置換される（パージ処理）。

前述のように、下面吐出口５４から吐出される窒素ガスは、気体吐出ノズル６内においてその圧力が弱められたものである。したがって、下面吐出口５４から基板Ｗの上面に向けて窒素ガスが吹き付けられたとしても、基板Ｗ上からＩＰＡの液膜が部分的に排除され、基板Ｗの上面が部分的に露出されることはない。そのため、基板Ｗ上面の部分的な乾燥などに起因して、基板Ｗの品質が低下することはない。

次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる（ステップＳ７）。具体的には、制御部１１によりモータ１０が制御されて、基板Ｗが高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させられる。これにより、基板Ｗ上のＩＰＡに大きな遠心力が作用して、当該ＩＰＡが外方へと移動する。そして、窒素ガスの流れを通過して基板Ｗの周囲に振り切られる。これにより、基板Ｗ上からＩＰＡが排除され、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が所定時間にわたって続けられた後は、モータ１０の回転が停止され、スピンチャック３による基板Ｗの回転が停止される。また、下面吐出口５４および気体吐出口５５からの窒素ガスの吐出が停止され、気体吐出ノズル６がスピンチャック３の側方に退避させられる。その後、処理済みの基板Ｗが、搬送ロボットによって処理室２から搬出される。

このように、乾燥処理において、基板Ｗを気体吐出ノズル６および窒素ガスの流れによって上方から覆うことにより、パーティクルなどの異物や処理液のミストから基板Ｗの上面を保護して、基板Ｗの上面にこれらのものが付着することを抑制または防止することができる。したがって、パーティクルなどの異物や処理液のミストによって基板Ｗが汚染されることを抑制または防止することができる。また、基板Ｗの上方の雰囲気を窒素ガス雰囲気にした状態で基板Ｗを乾燥させることにより、ウォータマークなどの乾燥不良が基板Ｗに生じることを抑制または防止することができる。さらに、基板Ｗ上の純水をＩＰＡに置換してから当該基板Ｗを乾燥させることにより、置換させずに乾燥させた場合に比べて、速やかに基板Ｗを乾燥させることができる。

以上のように本実施形態では、基板Ｗの中央部上方に気体吐出ノズル６を位置させた状態で、気体吐出口５５から放射状に窒素ガスを吐出させることにより、気体吐出ノズル６を中心として広がる窒素ガスの流れを形成することができる。そして、この窒素ガスの流れおよび気体吐出ノズル６によって基板Ｗの上面全域を覆って、パーティクルなどの異物や処理液のミストから基板Ｗの上面を保護することができる。これにより、パーティクルなどの異物や処理液のミストが基板Ｗに付着して当該基板Ｗが汚染されることを抑制または防止することができる。

また、気体吐出ノズル６は、スピンチャック３に保持される基板Ｗよりも直径が小さな比較的小型の部材であるので、処理ユニット１の大型化を抑制することができる。特に、本実施形態では、基板処理装置に複数の処理ユニット１が備えられているので、個々の処理ユニット１の大型化を抑制することにより、基板処理装置全体としての大型化を大幅に抑制することができる。

具体的には、本実施形態のように、水平に離れた複数の場所に処理ユニット１が配置されている場合であっても、個々の処理ユニット１の大型化を抑制することにより、基板処理装置のフットプリント（占有面積）の増加を大幅に抑制することができる。また、本実施形態のように、処理ユニット１が上下に積層されている場合であっても、個々の処理ユニット１の大型化を抑制することにより、基板処理装置の高さの増加を大幅に抑制することができる。

基板処理装置の高さに関しては、気体吐出ノズル６がスピンチャック３の側方に退避するようにされているので、スピンチャック３の上方に気体吐出ノズル６を退避させるための空間を設けなくてもよく、そのため、処理ユニット１の高さの増加を一層抑制することができる。したがって、基板処理装置の高さの増加を大幅に抑制することができる。
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の実施形態では、スピンチャック３に保持された基板Ｗの上面周縁部に向かう斜め下方の方向に気体吐出口５５から窒素ガスが放射状に吐出されるようになっている場合について説明したが、これに限らない。具体的には、たとえば、図９に示すように、複数の挟持部材９の周囲に向かう斜め下方の方向に気体吐出口５５から窒素ガスが放射状に吐出されるようになっていてもよいし、図１０に示すように、水平方向に気体吐出口５５から窒素ガスが放射状に吐出されるようになっていてもよい。

複数の挟持部材９の周囲に向けて気体吐出口５５から窒素ガスを吐出させた場合には、気体吐出ノズル６を頂点として広がる円錐状の窒素ガスの流れを形成することができ、この窒素ガスの流れにより取り囲まれた空間に、スピンチャック３に保持された基板Ｗおよび複数の挟持部材９を位置させることができる。したがって、基板Ｗと気体吐出ノズル６との間の空間、および複数の挟持部材９の周囲の空間を窒素ガスの流れによってその周囲の空間から隔離することができ、これらの空間を清浄に保つことができる。そのため、スピンチャック３に保持された基板Ｗを回転させたときに、挟持部材９の回転によってその周囲の気流が乱れて、挟持部材９の周囲の雰囲気が基板Ｗの近傍の空間に進入したとしても、進入した雰囲気が清浄にされているため、この雰囲気に晒されることにより基板Ｗが汚染されることを抑制または防止することができる。また、基板Ｗの上面だけでなく、下面および周端面も窒素ガスの流れによって保護することができるので、基板Ｗ全体の汚染を抑制または防止することができる。

また、前述の実施形態では、処理液ノズル２１内に１つの流路が形成されていて、処理液ノズル２１から１種類の処理液（ＩＰＡ）が吐出される場合について説明したが、これに限らない。たとえば図１１に示すような、複数の流路をその内部に有するノズルを処理液ノズルとして採用してもよい。この図１１に示す処理液ノズル１２１は、その長手方向に延びるそれぞれ分離された３つの流路５６をその内部に有していて、３つの流路５６に供給された処理液をその一端に形成された３つの処理液吐出口５７からそれぞれ吐出することができる。したがって、３つの流路５６にそれぞれ異なる種類の処理液を供給すれば、処理液ノズル１２１から複数種の処理液を吐出させることができる。また、いずれかの流路５６に気体を供給すれば、処理液ノズル１２１から処理液だけでなく気体を吐出させることもできる。したがって、前述の実施形態の気体吐出ノズル６において中心貫通孔４４と処理液ノズル２１を設ける代わりに処理液ノズル１２１を円柱状部材３６に挿入し、いずれかの流路５６から窒素ガスを吐出し、他のいずれかの流路５６からＩＰＡを吐出する構成としてもよい。また、残りの流路５６からは純水を吐出させるようにして、リンス処理を行えるようにしてもよく、その場合はリンス液ノズル５を省くことができる。

さらに、前述の実施形態では、リンス処理の後にＩＰＡ置換処理を行い、その後スピンドライ処理を行う処理プロセスにおいて、気体吐出ノズル６を用いたが、これ以外の処理プロセスであってもよい。たとえば、リンス処理後にＩＰＡ置換処理を行わないでスピンドライ処理を行う処理プロセスにおいて、スピンドライ処理を行う際に気体吐出ノズル６から窒素ガスを吐出するようにしてもよい。

また、前述の実施形態では、基板Ｗが、円形基板である場合について説明したが、基板Ｗとしては、円形基板に限らず、たとえば長方形基板などの多角形基板であってもよい。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。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの概略構成を示す模式図である。 気体吐出ノズルの図解的な縦断面図である。 気体吐出ノズルの図解的な底面図である。 気体吐出口からの窒素ガスの吐出状態の一例を説明するためのスピンチャックおよび気体吐出ノズルの図解的な側面図である。 窒素ガスが吹き付けられているときの基板の周縁部の図解的な拡大図である。 窒素ガスが吹き付けられているときの基板の周縁部の図解的な拡大図である。 基板処理装置による基板の処理の一例を説明するための工程図である。 気体吐出口からの窒素ガスの吐出状態の他の例を説明するためのスピンチャックおよび気体吐出ノズルの図解的な側面図である。 気体吐出口からの窒素ガスの吐出状態のさらに他の例を説明するためのスピンチャックおよび気体吐出ノズルの図解的な側面図である。 本発明の他の実施形態に係る処理液ノズルの図解的な外観図である。

符号の説明

３ スピンチャック
６ 気体吐出ノズル
９ 挟持部材
１０ モータ
１８ 第１気体供給管
５５ 気体吐出口
Ｗ 基板

Claims (12)

1. 基板を保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板の中央部近傍に位置するように配置された、基板よりも小さい柱状の気体吐出ノズルと、
   前記気体吐出ノズルに気体を供給する気体供給手段とを含み、
   前記気体吐出ノズルの外表面の一部である外周面で環状に開口するスリット状の第１の気体吐出口が前記気体吐出ノズルに形成されており、前記気体供給手段から供給された気体を吐出する第２の気体吐出口が前記基板保持手段に保持された基板に対向する前記気体吐出ノズルの下面に形成されており、前記気体吐出ノズルは、前記第１の気体吐出口から前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に向けて基板に沿って気体を放射状に吐出することにより、基板を覆うための気体の流れを形成する、基板処理装置。
2. 前記第１の気体吐出口からは斜め下方向または水平方向に気体が吐出される、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第１の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上面を前記第１の気体吐出口から吐出された気体によって覆う被覆工程を実施すると共に、前記第２の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上方の雰囲気を前記第２の気体吐出口から吐出された気体に置換する雰囲気置換工程を前記被覆工程と並行して実施する、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記第１の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上面を前記第１の気体吐出口から吐出された気体によって覆う被覆工程を開始し、その後、前記第２の気体吐出口から気体を吐出することにより前記基板の上方の雰囲気を前記第２の気体吐出口から吐出された気体の雰囲気に置換する雰囲気置換工程を開始する、請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給される気体は、不活性ガス、乾燥空気およびクリーンエアのいずれかである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記基板の上面に処理液の液膜を形成する液膜形成手段をさらに含む、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の気体吐出口から吐出される気体を前記第２の気体吐出口に導く気体供給流路であって、上流端の開口面積が下流端の開口面積よりも狭い気体供給流路が、前記気体吐出ノズルに形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 基板保持手段によって基板を保持する基板保持工程と、
   前記基板の上面にリンス液の液膜を形成する液膜形成工程と、
   前記液膜形成工程で形成された前記リンス液の液膜をＩＰＡ液の液膜に置換するＩＰＡ置換工程と、
   前記基板の中央部近傍に位置するように配置され、前記基板上面の中央部に対向した、前記基板よりも小さい柱状の気体吐出ノズルの外表面の一部である外周面で環状に開口するスリット状の第１の気体吐出口から前記基板の周縁部に向けて前記基板に沿って気体を放射状に吐出することにより、前記基板の周縁部に向かって放射状に広がる基板を覆うための気体の流れを形成し、前記基板上面および当該基板上面に形成された前記液膜を、気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給され前記第１の気体吐出口から吐出された気体で被覆する被覆工程と、
   前記被覆工程と並行して、前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給された気体を、前記基板に対向する前記気体吐出ノズルの下面で開口する第２の気体吐出口から前記基板の中心部に向けて吐出することにより、前記基板および液膜の上方の雰囲気を前記第２の気体吐出口から吐出された気体により置換するパージ工程と、を含む、基板処理方法。
9. 前記第１の気体吐出口からは斜め下方向または水平方向に気体が吐出される、請求項８に記載の基板処理方法。
10. 前記パージ工程において、気体は、前記基板上の前記ＩＰＡの液膜が部分的に排除されて前記基板の上面が部分的に露出しない圧力で、前記第２の気体吐出口から前記基板の中心部に向けて吐出される、請求項９に記載の基板処理方法。
11. 前記基板を回転させて前記基板上の液体を排除することにより、前記被覆工程およびパージ工程と並行して前記基板を乾燥させる乾燥工程をさらに含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
12. 前記気体供給手段から前記気体吐出ノズルに供給される気体は、不活性ガス、乾燥空気およびクリーンエアのいずれかである、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。

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