JP5973299B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。

従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、多種類の基板処理装置を用いて基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターンが形成された基板に薬液を供給することにより、基板の表面に対してエッチング等の処理が行われる。また、エッチング処理の終了後、基板上のレジストを除去したり基板を洗浄する処理も行われる。

特許文献１の装置では、リンス液によりウエハ上の現像液等を洗い流した後、ウエハの乾燥が行われる。具体的には、リンス処理部にウエハが搬入されてウェハ吸着部により吸着され、リンス処理部の開口がシャッタにて閉塞された後、リンス処理部の内部空間の排気が行われる。そして、減圧雰囲気となった内部空間において、ウエハをウエハ吸着部と共に低速回転させつつリンス液が供給されることによりリンス処理が行われ、その後、ウエハを高速回転させることによりウエハの乾燥が行われる。また、特許文献２では、基板が収容されたチャンバ内を減圧雰囲気とした状態で、基板の主面に形成された薄膜を乾燥する減圧乾燥装置が開示されている。

特開平９−２４６１５６号公報 特開２００６−１０５５２４号公報

ところで、大気中において基板に処理液を供給して処理を行うと、基板上の金属膜等が酸化してしまうおそれがある。そこで、密閉されたチャンバ内に基板を収容して低酸素雰囲気において処理を行うことが考えられるが、同一チャンバ内で様々な処理液を用いる処理を行おうとすると、使用後の複数種類の処理液が混ざってしまい、処理液の回収効率が低下してしまう。処理液の混合を防止するために、処理液を分離回収するカップ部をチャンバ内に設けようとすると、チャンバが大型化してしまい、減圧乾燥を行う際等にチャンバ内の減圧に要する時間が長くなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、チャンバの外部に配置されたカップ部により、密閉された空間において処理液を受け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密閉された内部空間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カップ部と、前記カップ部を、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移動機構とを備え、前記カップ部が、前記第１位置において、前記環状開口と前記径方向に対向する略円筒状の側壁部と、前記第１位置において、前記チャンバ蓋部との間に全周に亘って第１シールを形成する第１シール部と、前記第１位置において、前記チャンバ本体との間に全周に亘って第２シールを形成する第２シール部とを備え、前記環状開口が形成される状態の前記チャンバ蓋部および前記チャンバ本体、並びに、前記第１位置に位置する前記カップ部により密閉された空間が形成される。

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１シール部が、前記側壁部の上端部から径方向内方へ広がる略円環状であり、前記第１シール部が前記チャンバ蓋部に接することにより、前記チャンバ蓋部との間に前記第１シールが形成される。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記チャンバ本体が、前記中心軸を中心とする周方向の全周に亘って設けられてシール用液体を貯溜する液体貯溜部を備え、前記第２シール部が、略円筒状であり、前記側壁部の周囲に配置され、前記第２シール部の下端部が前記液体貯溜部に貯溜された前記シール用液体内に位置することにより、前記チャンバ本体との間に前記第２シールが形成される。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板処理装置であって、前記第２シール部が、前記側壁部の周囲に全周に亘って設けられたベローズであり、前記第２シール部の上端部が前記側壁部に接続され、前記第２シール部の下端部が前記チャンバ本体に接続される。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記基板回転機構が、前記チャンバの前記内部空間に配置され、前記基板保持部が取り付けられる環状のロータ部と、前記チャンバ外において前記ロータ部の周囲に配置され、前記ロータ部との間に回転力を発生するステータ部とを備える。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の基板処理装置であって、前記ロータ部が、前記ステータ部との間に働く磁力により、前記内部空間において浮遊状態にて回転する。

本発明では、チャンバの外部に配置されたカップ部により、密閉された空間において処理液を受けることができる。

第１の実施の形態に係る基板処理装置の断面図である。 トッププレート軸部近傍を拡大して示す断面図である。 処理液供給部と液回収部とを示すブロック図である。 チャンバおよび液受け部の一部を拡大して示す図である。 トッププレートの底面図である。 基板支持部の平面図である。 チャンバおよび液受け部の一部を拡大して示す図である。 チャンバおよび液受け部の一部を拡大して示す図である。 基板保持部の一部を拡大して示す平面図である。 第１接触部近傍を拡大して示す側面図である。 第２接触部近傍を拡大して示す側面図である。 基板の処理の流れを示す図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 基板処理装置の断面図である。 第２の実施の形態に係る基板処理装置の断面図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 第３の実施の形態に係る基板処理装置の一部を示す断面図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 第４の実施の形態に係る基板処理装置の断面図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 基板処理装置の一部を示す断面図である。 基板処理装置の他の例を示す断面図である。

図１は、本発明の第１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、トッププレート移動機構１２６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。

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。チャンバ本体１２１およびチャンバ蓋部１２２は非磁性体により形成される。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、略円板状の中央部２１１と、中央部２１１の外縁部から下方に延びる筒状の内側壁部２１２と、内側壁部２１２から径方向外方へと広がるベース部２１３とを備える。チャンバ側壁部２１４は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、ベース部２１３の径方向中央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と内側壁部２１２とベース部２１３とに囲まれた空間を下部環状空間２１７という。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の下面９２は、中央部２１１の上面と対向する。

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の外縁部がチャンバ側壁部２１４の上部と接する。チャンバ蓋部１２２の中央には、上方へと窪む略有蓋円筒状の収容部２２１が設けられる。

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内に密閉された内部空間１２０（図７および図８参照）が形成される。

基板保持部１４は、チャンバ１２内に配置され、基板９を水平状態で保持する。すなわち、基板９は、上面９１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に垂直な略円板状である。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。

チャンバ蓋部１２２の下面には、トッププレート１２３を保持する複数のプレート保持部２２２が、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に配列される。トッププレート１２３の上面には、複数のプレート保持部２２２に対向する位置に、複数の凸部２３６が周方向に配列される。複数の凸部２３６が複数のプレート保持部２２２により保持されることにより、トッププレート１２３が、チャンバ蓋部１２２から吊り下がるようにチャンバ蓋部１２２により支持される。

トッププレート１２３の上面には、トッププレート軸部２３５が固定される。トッププレート１２３およびトッププレート軸部２３５は非磁性体により形成される。トッププレート軸部２３５は、中心軸Ｊ１を中心とする略円柱状である。トッププレート軸部２３５の少なくとも一部（本実施の形態では、下端部を除く大部分）は、チャンバ蓋部１２２の収容部２２１に収容される。トッププレート軸部２３５およびチャンバ蓋部１２２には、トッププレート移動機構１２６が配置される。トッププレート移動機構１２６は、磁力を利用してトッププレート１２３をチャンバ蓋部１２２対して上下方向に相対的に移動する。

図２は、トッププレート軸部２３５近傍を拡大して示す断面図である。図２に示すように、トッププレート移動機構１２６は、第１磁石２６１と、第２磁石２６２と、磁石移動機構２６３とを備える。第１磁石２６１は、トッププレート軸部２３５の内部において、トッププレート軸部２３５の外周面に沿って周方向に配置される。第１磁石２６１は、トッププレート軸部２３５に対して固定される。第２磁石２６２は、チャンバ蓋部１２２において収容部２２１の周囲に形成された環状孔２６４内にて、収容部２２１の周囲に周方向に配置される。本実施の形態では、第１磁石２６１および第２磁石２６２はそれぞれ、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状である。第１磁石２６１の上部はＮ極であり、下部はＳ極である。第２磁石２６２の上部はＳ極であり、下部はＮ極である。環状孔２６４の上下方向の高さは、第２磁石２６２の上下方向の高さよりも大きい。第２磁石２６２は、磁石移動機構２６３により、環状孔２６４内において上下方向に移動する。

図１に示す基板回転機構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の内部空間１２０において下部環状空間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、チャンバ１２外（すなわち、内部空間１２０の外側）においてロータ部１５２の周囲、すなわち、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、ベース部２１３に固定され、液受け部１６の下方に位置する。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、カップ部１６１と、カップ移動機構１６２とを備える。既述のように、チャンバ側壁部２１４を形成する部材の一部は液受け部１６に含まれる。カップ部１６１は中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、チャンバ側壁部２１４の径方向外側に位置する。カップ移動機構１６２はカップ部１６１を上下方向に移動する。

カップ部１６１の下部は、チャンバ側壁部２１４の外側に位置する環状の液受け凹部１６５内に位置する。液受け凹部１６５の外周を囲む略円筒状の外壁部１６８の上端部には、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状の外シール部１６９が固定される。外シール部１６９は、外壁部１６８の上端部から径方向内方へと広がり、液受け凹部１６５の上部開口の外周部を全周に亘って覆う。

チャンバ蓋部１２２の中央には上部ノズル１８１が固定される。上部ノズル１８１は、トッププレート軸部２３５の中央に形成された貫通孔に挿入され、トッププレート１２３の中央の開口に挿入される。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。液受け凹部１６５の底部は、第１排出路１９１に接続される。内側壁部２１２とチャンバ側壁部２１４との間の下部環状空間２１７の底部は、第２排出路１９２に接続される。なお、上部ノズル１８１および下部ノズル１８２の設置位置は必ずしも中央部分に限らず、例えば基板９の周縁部に対向する位置であってもよい。

カバー１７は、チャンバ１２の上方および側方を覆う。カバー１７の上部には、多孔部１７１が配置される。多孔部１７１に形成された多数の孔からエアが流出することにより、カバー１７内にダウンフローが発生する。これにより、液受け部１６やチャンバ底部２１０から基板９へとパーティクルが上昇することが防止される。

図３は、基板処理装置１が備える処理液供給部１８と、液回収部１９とを示すブロック図である。処理液供給部１８は、上述の上部ノズル１８１および下部ノズル１８２に加えて、第１処理液供給部１８３と、第２処理液供給部１８４と、第３処理液供給部１８５とを備える。第１処理液供給部１８３、第２処理液供給部１８４および第３処理液供給部１８５は、それぞれ弁を介して上部ノズル１８１に接続される。下部ノズル１８２は、それぞれ弁を介して第１処理液供給部１８３および第２処理液供給部１８４に接続される。上部ノズル１８１は、ガス供給部１８６にも接続される。上部ノズル１８１は中央に液吐出口を有し、その周囲にガス噴出口を有する。したがって、正確には、上部ノズル１８１の一部は基板９にガスを供給する広義のガス供給部の一部である。下部ノズル１８２は中央に液吐出口を有する。

チャンバ１２には、チャンバ１２が密閉された際にチャンバ１２の内部空間１２０を加圧する加圧部１８７が接続される。加圧部１８７により内部空間１２０が大気圧よりも高い加圧雰囲気となる。なお、ガス供給部１８６が加圧部を兼ねてもよい。加圧処理が不要な場合は、加圧部１８７は省略されてよい。

液受け部１６の液受け凹部１６５に接続される第１排出路１９１は、第１回収部１９４に接続される。チャンバ底部２１０に接続される第２排出路１９２は、第２回収部１９５に接続される。第１回収部１９４および第２回収部１９５は、減圧部１９６に接続される。減圧部１９６が駆動されることにより、第１回収部１９４および第２回収部１９５にて処理液が回収される。また、チャンバ１２が密閉されている場合は、減圧部１９６により内部空間１２０が減圧され、大気圧よりも低い減圧雰囲気となる。第１回収部１９４および第２回収部１９５は、廃液路にも接続され、第１排出路１９１および第２排出路１９２から廃液も可能である。

第１処理液供給部１８３、第２処理液供給部１８４、第３処理液供給部１８５、ガス供給部１８６、加圧部１８７、第１回収部１９４、第２回収部１９５、減圧部１９６および各種弁は、制御部１０により制御される。チャンバ開閉機構１３１、基板保持部１４、基板回転機構１５およびカップ移動機構１６２（図１参照）も制御部１０により制御される。

本実施の形態では、第１処理液供給部１８３から基板９上に供給される第１処理液は、フッ酸や水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等のエッチング液である。第２処理液供給部１８４から供給される第２処理液は、純水（ＤＩＷ：Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）である。第３処理液供給部１８５から供給される第３処理液は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。また、ガス供給部１８６は、チャンバ１２内に窒素（Ｎ_２）ガスを供給する。

図４は、チャンバ１２および液受け部１６の一部を拡大して示す図である。カップ部１６１は、側壁部６１１と、上面部６１２と、下面部６１３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へと広がる。下面部６１３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、側壁部６１１の下端部から径方向外方へ広がる。上面部６１２および下面部６１３は、中心軸Ｊ１に略垂直である。図４に示す状態では、カップ部１６１の側壁部６１１のほぼ全体および下面部６１３は、液受け凹部１６５内に位置する。

チャンバ蓋部１２２の外縁部の下面には、環状のリップシール２３１，２３２が設けられる。リップシール２３１は、チャンバ側壁部２１４の上端部の上方に位置する。リップシール２３２は、カップ部１６１の上面部６１２の内縁部の上方に位置する。チャンバ蓋部１２２が下降し、カップ部１６１が上昇すると、リップシール２３２とカップ部１６１の上面部６１２の内縁部とが上下方向に関して接する。チャンバ蓋部１２２がチャンバ側壁部２１４まで下降すると、リップシール２３２とチャンバ側壁部２１４の上端部とが接する。

図５は、トッププレート１２３の底面図である。図６は、基板支持部１４１の平面図である。図５および図６では、基板９を二点鎖線にて描いている。図４ないし図６に示すように、トッププレート１２３の外縁部の下面には、複数の第１係合部２４１が周方向に配列され、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。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。

図７に示すように、チャンバ蓋部１２２がチャンバ側壁部２１４まで下降すると、第１係合部２４１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。トッププレート１２３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の回転位置が制御される。なお、第１係合部２４１および第２係合部２４２により、トッププレート１２３と基板支持部１４１との上下方向における相対位置は固定されない。

図７に示す状態では、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おり、トッププレート１２３はチャンバ蓋部１２２から離間して基板９に近接する。トッププレート１２３の上下方向の位置は、トッププレート移動機構１２６の第１磁石２６１と第２磁石２６２との間に働く磁力（引力）により決定される。具体的には、第１磁石２６１の上下方向の中央部と第２磁石２６２の上下方向の中央部とが、上下方向においてほぼ同じ位置に位置するように、第１磁石２６１と第２磁石２６２とが径方向に対向する。これにより、トッププレート１２３のチャンバ蓋部１２２に対する上下方向の相対位置が固定される。なお、トッププレート１２３の水平方向における位置は、第１係合部２４１と第２係合部２４２とにより決定されているため、トッププレート軸部２３５と収容部２２１の内側面とは接しない。

以下の説明では、図７に示すトッププレート１２３の位置を「第１近接位置」という。トッププレート１２３が第１近接位置に位置する状態では、基板保持部１４の基板押さえ部１４２は基板９に接しておらず、基板９の外縁部を押さえていない。この状態で、基板回転機構１５により基板支持部１４１が回転すると、トッププレート１２３は、基板支持部１４１、基板支持部１４１に水平状態にて支持された基板９、および、基板押さえ部１４２と共に回転する。トッププレート１２３は、基板支持部１４１と共に回転する上側回転部材である。

図６に示すように、支持部ベース４１３の上面には、基板支持部１４１の複数の第１接触部４１１が周方向に配列される。複数の第１接触部４１１は、複数の第２係合部２４２よりも径方向内側に配置される。また、図５に示すように、トッププレート１２３の外縁部の下面には、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１が周方向に配列される。複数の第２接触部４２１は、複数の第１係合部２４１よりも径方向内側に配置される。上述のように、複数の第２接触部４２１の周方向の位置は、複数の第１接触部４１１の周方向の位置と異なる。本実施の形態では、４つの第１接触部４１１が周方向に等角度間隔にて配置される。また、隣接する２つの第２接触部４２１を１組として、４組の第２接触部４２１が周方向に等角度間隔に配置される。

図８に示すように、トッププレート移動機構１２６において、第２磁石２６２が磁石移動機構２６３により下方に移動すると、第１磁石２６１と第２磁石２６２との間に働く磁力（引力）により、トッププレート軸部２３５およびトッププレート１２３が下方に移動する。これにより、トッププレート１２３は基板９にさらに近接する。以下の説明では、図８に示すトッププレート１２３の位置を「第２近接位置」という。本実施の形態では、第２近接位置におけるトッププレート１２３の下面と基板９の上面９１との間の上下方向の距離は、約２ｍｍである。また、第１近接位置におけるトッププレート１２３の下面と基板９の上面９１との間の上下方向の距離は、約１０ｍｍである。

トッププレート１２３が第２近接位置に位置する状態でも、第１係合部２４１と第２係合部２４２とが係合しているため、周方向におけるトッププレート１２３の基板支持部１４１の支持部ベース４１３に対する相対位置は固定されている。また、トッププレート軸部２３５と収容部２２１の内側面とは接しない。一方、トッププレート１２３が第２近接位置に位置する状態では、第１近接位置に位置する状態と異なり、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１が基板９の外縁部に接触する。

図９は、基板９を保持する基板保持部１４の一部を拡大して示す平面図である。図９では、チャンバ蓋部１２２の図示を省略している。図９に示すように、基板支持部１４１の１つの第１接触部４１１の周方向における両側に、基板押さえ部１４２の２つの第２接触部４２１が隣接して配置される。第１接触部４１１と２つの第２接触部４２１とはそれぞれ、周方向に僅かな間隙をあけて離間して配置される。他の第１接触部４１１および第２接触部４２１においても同様である。各第１接触部４１１とこれに隣接する第２接触部４２１との間の周方向の距離は、当該第２接触部４２１と他の第１接触部４１１との間の周方向の距離よりも小さい。基板９の外縁部において、第１接触部４１１が接触する位置を「第１接触位置」と呼び、第２接触部４２１が接触する位置を「第２接触位置」と呼ぶと、複数の第２接触位置はそれぞれ、複数の第１接触位置と周方向に関して異なる。

図１０は、１つの第１接触部４１１近傍を拡大して示す側面図である。他の第１接触部４１１の構造も、図１０に示す第１接触部４１１と同様である。複数の第１接触部４１１はそれぞれ、径方向内方に向かうに従って下側へと向かう第１傾斜面４１２を有する。各第１接触部４１１は、第１傾斜面４１２にて基板９の外縁部に接する。

図１１は、１つの第２接触部４２１近傍を拡大して示す側面図である。他の第２接触部４２１の構造も、図１１に示す第２接触部４２１と同様である。複数の第２接触部４２１はそれぞれ、径方向内方に向かうに従って下側へと向かう第２傾斜面４２２を有する。各第２接触部４２１は、第２傾斜面４２２にて基板９の外縁部に接する。

図１０では、第１接触部４１１に隣接して配置される第２接触部４２１を二点鎖線にて併せて描いている。また、図１１では、第２接触部４２１に隣接して配置される第１接触部４１１を二点鎖線にて併せて描いている。図１０および図１１に示すように、第１接触部４１１の上端部は、基板９の上面９１よりも上方に位置し、第２接触部４２１の下端部は、基板９の下面９２よりも下方に位置する。このため、基板保持部１４では、複数の第１接触部４１１のそれぞれの上端部は、複数の第２接触部４２１のそれぞれの下端部よりも上方に位置する。

次に、制御部１０の制御による基板処理装置１における基板９の処理の流れを図１２を参照しつつ説明する。図１２の処理は、一例に過ぎず、基板処理装置１では、様々な処理を様々な順序で行うことができる。基板処理装置１では、まず、チャンバ蓋部１２２が図１に示すように上方に位置する状態で、基板９が搬送されて基板保持部１４により保持される（ステップＳ１１）。チャンバ蓋部１２２は下方に移動し、図１３に示すように、第１係合部２４１および第２係合部２４２により、周方向におけるトッププレート１２３の基板支持部１４１に対する相対位置が固定される。

続いて、図１４に示すように、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、チャンバ蓋部１２２が上方に移動し、チャンバ蓋部１２２がトッププレート１２３から離間する。トッププレート１２３のチャンバ蓋部１２２および基板支持部１４１に対する上下方向の相対位置は、トッププレート移動機構１２６の第１磁石２６１および第２磁石２６２により固定される。トッププレート１２３は、上述の第１近接位置に位置し、基板押さえ部１４２は基板９に接していない。また、チャンバ蓋部１２２とチャンバ側壁部２１４とは離間しており、基板９の周囲（すなわち、径方向外側）において、チャンバ蓋部１２２とチャンバ側壁部２１４との間に環状開口８１が形成される。以下、環状開口８１が形成されるチャンバ１２の状態を「半オープン状態」と呼ぶ。また、図１の状態を「オープン状態」と呼ぶ。

カップ部１６１は、図１に示す位置から上昇し、図１４に示すように、環状開口８１の径方向外側に全周に亘って位置する。このように、カップ移動機構１６２（図１参照）は、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（図１参照）との間で上下方向に移動する。第１位置に位置するカップ部１６１では、側壁部６１１は、環状開口８１と径方向に対向する。

第１位置に位置するカップ部１６１では、上面部６１２の内縁部の上面が、チャンバ蓋部１２２のリップシール２３２に全周に亘って接する。これにより、チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１の上面部６１２との間に、気体や液体の通過を防止する第１シール６１５が形成される。また、カップ部１６１の下面部６１３の上面が、チャンバ本体１２１の外シール部１６９の下面に全周に亘って接する。これにより、チャンバ本体１２１とカップ部１６１の下面部６１３との間に、気体や液体の通過を防止する第２シール６１６が形成される。

基板処理装置１では、カップ部１６１の上面部６１２は、第１位置において第１シール６１５を形成する第１シール部であり、下面部６１３は、第１位置において第２シール６１６を形成する第２シール部である。そして、半オープン状態のチャンバ１２（すなわち、環状開口８１が形成される状態のチャンバ本体１２１およびチャンバ蓋部１２２）、並びに、第１位置に位置するカップ部１６１により、密閉された空間１６０（以下、「密閉空間１６０」という。）が形成される。密閉空間１６０が形成されると、上部ノズル１８１から窒素ガスが供給され、密閉空間１６０内が窒素雰囲気（すなわち、低酸素雰囲気）となる。

次に、基板回転機構１５により、基板支持部１４１、基板９およびトッププレート１２３の回転が開始される。また、図示を省略するヒータにより、基板９が加熱される。第１処理液供給部１８３（図３参照）からの第１処理液が、トッププレート１２３の中央の開口に対向する上部ノズル１８１から基板９の上面９１の中央部に供給される。第１処理液は、基板９の回転により外周部へと拡がり、上面９１全体が第１処理液により被覆されてエッチングが窒素雰囲気において行われる（ステップＳ１２）。

下部ノズル１８２からも基板９の下面９２の中央部に第１処理液が供給され、基板９の回転により外周部へと拡がる。密閉空間１６０では、基板９の上面９１および下面９２から飛散する第１処理液が、環状開口８１を介してカップ部１６１にて受けられ、第１回収部１９４（図３参照）により回収される。回収された第１処理液が再利用可能である場合は、フィルタ等を介して第１処理液から不純物等が除去された後、再利用される。

第１処理液によるエッチングが完了すると、第１処理液の供給が停止される。そして、上部ノズル１８１が窒素ガスを噴出し、基板９の回転により、基板９から第１処理液が除去される。トッププレート１２３は基板支持部１４１と共に回転するため、トッププレート１２３の下面に第１処理液はほとんど残存せず、トッププレート１２３から第１処理液が落下することはない。

次に、図１５に示すように、チャンバ蓋部１２２およびカップ部１６１が下方へと移動する。そして、チャンバ蓋部１２２のリップシール２３１が、チャンバ側壁部２１４の上部と接することにより、チャンバ１２は密閉された内部空間１２０を形成する。チャンバ１２が密閉された状態では、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。内部空間１２０は、密閉空間１６０と同様に、窒素雰囲気（すなわち、低酸素雰囲気）である。

チャンバ蓋部１２２の移動の際には、第１磁石２６１の上下方向の位置が変化しないように、すなわち、トッププレート１２３の基板支持部１４１および基板９に対する上下方向の相対位置が変化しないように、第２磁石２６２の位置が磁石移動機構２６３により調整される。このため、トッププレート１２３は第１近接位置から移動せず、基板押さえ部１４２は基板９に接しない。

内部空間１２０が形成されると、上部ノズル１８１が、純水である第２処理液を連続的に吐出することにより、回転中の基板９の上面９１の中央部に第２処理液が供給される。第２処理液は、基板９の回転により外周部へと拡がり、基板９の外周縁から外側へと飛散する。下部ノズル１８２からは基板９の下面９２の中央部に第２処理液が供給され、基板９の回転により外周部へと拡がる。基板９から飛散する第２処理液である使用後の水は、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、第２回収部１９５（図３参照）を介して廃棄される（ステップＳ１３）。これにより、チャンバ１２内の洗浄も行われる。

純水によるリンスが所定の時間だけ行われると、第２処理液の供給が停止され、図１６に示すように、トッププレート移動機構１２６によりトッププレート１２３が下方へと移動し、トッププレート１２３が上述の第２近接位置に位置する。トッププレート１２３が第２近接位置に位置する状態では、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１が基板９の外縁部に接触する。基板押さえ部１４２は、トッププレート１２３の自重により、基板９を基板支持部１４１へと押圧する。基板９は、基板支持部１４１と基板押さえ部１４２とに上下から挟まれて強固に保持される。

続いて、第３処理液供給部１８５から供給されるＩＰＡである第３処理液が、上部ノズル１８１を介してトッププレート１２３の中央の開口から吐出される。そして、トッププレート１２３と基板９との間が第３処理液により満たされると、第３処理液の供給が停止する。これにより、基板９上において純水がＩＰＡに置換される（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１３では、トッププレート１２３と基板９との間は、第２処理液により満たされることはない。

次に、内部空間１２０内において、基板９が、基板支持部１４１、基板押さえ部１４２およびトッププレート１２３と共に高速回転するとともに上部ノズル１８１から窒素ガスが噴出され、第３処理液が基板９上から除去される。基板９は、ステップＳ１２，Ｓ１３における回転速度よりも高い回転速度にて回転する。基板９から飛散する第３処理液は、チャンバ１２の内壁にて受けられ、第２回収部１９５にて回収される。このとき、減圧部１９６によりチャンバ１２の内部空間１２０が減圧され、基板９の乾燥が促進される（ステップＳ１５）。第２回収部１９５にて回収された第３処理液を再利用する場合は、第３処理液から不純物等の除去が行われる。基板９の乾燥が完了すると、基板９の回転が停止する。なお、乾燥時に基板９が加熱されてもよい。

その後、内部空間１２０が常圧に戻される。また、トッププレート移動機構１２６によりトッププレート１２３が上方に移動し、図１３に示すように、チャンバ蓋部１２２によりトッププレート１２３が保持される。そして、チャンバ蓋部１２２とトッププレート１２３が上昇して、図１に示すように、チャンバ１２がオープン状態となる。ステップＳ１５では、トッププレート１２３が基板支持部１４１と共に回転するため、トッププレート１２３の下面に液体はほとんど残存せず、チャンバ蓋部１２２の上昇時にトッププレート１２３から液体が基板９上に落下することはない。基板９は外部の搬送機構により搬出される（ステップＳ１６）。

基板処理装置１の処理液供給部１８には、図１７に示すように、スキャンノズル１８８が追加されてもよい。スキャンノズル１８８が利用される際には、チャンバ蓋部１２２はチャンバ本体１２１から上方に大きく離間し、トッププレート１２３が基板支持部１４１から離間するオープン状態となる。したがって、トッププレート１２３は回転しない。チャンバ蓋部１２２とチャンバ本体１２１との間に、チャンバ１２外部からスキャンノズル１８８が挿入され、基板９上へと移動する。スキャンノズル１８８は、二流体ノズルであり、例えば、ＳＣ１処理後の純水洗浄を行う。スキャンノズル１８８は二流体ノズル以外のタイプのノズルであってもよい。スキャンノズル１８８が水平方向に揺動しつつ基板９の上面９１に処理液が供給される。スキャンノズル１８８は他の処理用の他の種類のノズルであってもよい。スキャンノズル１８８からの処理液は、第１位置に位置するカップ部１６１により受けられて回収され、必要に応じて再利用される。スキャンノズル１８８として二流体ノズルを用いる際には、カバー１７内に図示しない排気設備を接続して、発生する処理液ミストを充分排出できるようにすることが望ましい。

以上に説明したように、基板処理装置１では、チャンバ１２を密閉した状態で内部空間１２０において基板９に処理を行うことができるとともに、チャンバ１２を半オープン状態としてチャンバ１２とカップ部１６１により形成された密閉空間１６０において基板９に処理を行うことができる。また、チャンバ１２をオープン状態として基板９に処理を行うこともできる。すなわち、基板処理装置１では、従来に比べて様々な処理を１つの装置で行うことができる。

以下の説明では、チャンバ１２の内部空間１２０における処理を「第１密閉処理」と呼び、密閉空間１６０における処理を「第２密閉処理」と呼び、オープン状態における処理を「オープン処理」と呼ぶ。基板処理装置１では、減圧雰囲気や加圧雰囲気にて処理が可能な第１密閉処理と、液受け部１６を使用する第２密閉処理と、オープン処理とを連続して行うことができる。スキャンノズル１８８が設けられる場合は、スキャンノズル１８８を用いる処理も第１密閉処理や第２密閉処理と連続して行うことができる。なお、基板処理装置１では、密閉空間１６０を減圧雰囲気や加圧雰囲気にすることはない。

第２密閉処理では、カップ部１６１とチャンバ蓋部１２２との間に第１シール６１５が形成され、カップ部１６１とチャンバ本体１２１との間に第２シール６１６が形成されることにより、チャンバ１２およびカップ部１６１により密閉空間１６０が形成される。これにより、チャンバ１２の外部に配置されたカップ部１６１により、密閉空間１６０において処理液を受けることができる。上述のように、密閉空間１６０を低酸素雰囲気として基板９の処理を行うことにより、基板９上の膜の酸化を防止または抑制することができる。このような低酸素雰囲気での処理は、例えば、銅配線が形成された基板のポリマー除去処理などにおいて銅配線の酸化を防止したい場合などに有用である。また、カップ部１６１がチャンバ１２の外部に配置されるため、チャンバ１２を小型化することができる。これにより、第１密閉処理の際に、チャンバ１２の内部空間１２０に充填されるガスの量を削減することができ、内部空間１２０における減圧や加圧を伴う処理に要する時間を短くすることができる。

さらに、第１密閉処理では、第２回収部１９５により処理液を回収し、第２密閉処理では、第１回収部１９４により処理液を回収することにより、複数種類の処理液による処理を連続して行いつつ当該複数種類の処理液を分離して回収することができる。これにより、チャンバの内壁のみで複数種類の処理液を受けて多連バルブで分離回収する場合に比べて、処理液の回収効率を高めることができ、処理液のライフタイムを延ばすことができる。さらに、異種の処理液が混ざることによる、パーティクルの発生、発熱、発煙等も容易に防止することができる。

上述のように、カップ部１６１は、側壁部６１１の上端部から径方向内方に広がる略円環板状の上面部６１２を備え、上面部６１２がチャンバ蓋部１２２に接する。また、カップ部１６１は、側壁部６１１の下端部から径方向外方に広がる略円環板状の下面部６１３を備え、下面部６１３がチャンバ本体１２１に接する。このように、基板処理装置１では、簡単な構造で、チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１との間に第１シール６１５を容易に形成し、チャンバ本体１２１とカップ部１６１との間に第２シール６１６を容易に形成することができる。

基板処理装置１では、トッププレート１２３により、簡単な構造で、チャンバ内部に付着した液体の基板９への落下を防止することができる。また、トッププレート１２３の外周縁が、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ため、基板９の上面９１の外周部全体がトッププレート１２３により覆われる。その結果、基板９の外周縁から飛散した処理液がチャンバ１２の内壁等で跳ね返って基板９に付着することを抑制することができる。さらに、トッププレート１２３が第２近接位置に位置する状態で処理を行うことにより、基板９の上面９１を処理液で覆う際に必要な処理液の量を削減することができる。トッププレート１２３と基板９との間に供給するガスの量も削減することができる。

上述のように、トッププレート１２３はチャンバ蓋部１２２に対して上下方向に移動可能であるため、第１密閉処理および第２密閉処理の双方において、トッププレート１２３を基板支持部１４１と共に回転することができる。また、チャンバ蓋部１２２によりトッププレート１２３を保持した状態でチャンバ蓋部１２２を上昇させることにより、トッププレート１２３と基板支持部１４１との係合を容易に解除することができる。このようなオープン状態で上部ノズル１８１から処理液を吐出して処理を行うことも可能である。

基板保持部１４では、基板支持部１４１の複数の第１接触部４１１が、複数の第１接触位置にて基板９の外縁部に接する。そして、トッププレート１２３が第２近接位置に位置する状態において、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１が、複数の第１接触位置とは異なる複数の第２接触位置にて基板９の外縁部に接する。このように、基板９を下側から支持する構造と基板９を上側から押さえる構造とが、周方向の異なる位置にて基板９に接するため、基板９の中央部から外縁部へと向かって移動する処理液が、基板９の外縁部を保持する保持構造の近傍において残留することを抑制することができる。また、当該保持構造による処理液の跳ね返りも抑制することができる。

上述のように、基板保持部１４では、基板支持部１４１の各第１接触部４１１の周方向の両側に、基板押さえ部１４２の２つの第２接触部４２１が隣接して配置される。これにより、基板支持部１４１と基板押さえ部１４２とにより基板９を挟んで保持する際に、各第１接触部４１１近傍において基板９に応力が生じるため、基板保持部１４により基板９を強固に保持することができる。なお、各第２接触部４２１の周方向における両側に、２つの第１接触部４１１が隣接して配置されてもよい。この場合であっても、各第２接触部４２１近傍において基板９に応力が生じるため、基板保持部１４により基板９を強固に保持することができる。

上述のように、基板支持部１４１の各第１接触部４１１の上端部は、基板押さえ部１４２の各第２接触部４２１の下端部よりも上方に位置する。すなわち、上下方向に関して、第１接触部４１１と第２接触部４２１とは部分的に重なる。これにより、基板支持部１４１と基板押さえ部１４２とにより基板９をより強く挟み込み、基板９をさらに強固に保持することができる。また、基板押さえ部１４２が、トッププレート１２３の自重により基板９を基板支持部１４１へと押圧することにより、基板９をより一層強固に保持することができる。

基板支持部１４１では、各第１接触部４１１が、径方向内方に向かうに従って下側へと向かう第１傾斜面４１２にて基板９の外縁部に接する。これにより、第１接触部４１１と基板９との接触面積を小さくし、基板９が基板支持部１４１との接触により汚染される可能性を低減することができる。基板押さえ部１４２では、各第２接触部４２１が、径方向内方に向かって上側へと向かう第２傾斜面４２２にて基板９の外縁部に接する。これにより、第２接触部４２１と基板９との接触面積を小さくし、基板９が基板押さえ部１４２との接触により汚染される可能性を低減することができる。

トッププレート移動機構１２６は、磁力を利用してトッププレート１２３をチャンバ蓋部１２２に対して相対的に移動する。これにより、トッププレート１２３に直接的に接続された移動機構を設けることなく、トッププレート１２３と基板９との間の上下方向の距離を容易に変更することができる。その結果、第１密閉処理や第２密閉処理の際に、密閉された内部空間１２０や密閉空間１６０内においても、トッププレート１２３と基板９との間の距離を容易に変更することができる。

トッププレート移動機構１２６は、トッププレート軸部２３５に設けられる第１磁石２６１と、チャンバ蓋部１２２に設けられる第２磁石２６２と、第２磁石２６２を上下方向に移動する磁石移動機構２６３とを備える。基板処理装置１では、このように、簡単な構造で、トッププレート１２３の上下方向の移動を容易に実現することができる。

上述のように、基板押さえ部１４２はトッププレート１２３の下面に固定され、チャンバ１２が密閉状態とされてトッププレート１２３が第２近接位置に位置した状態で、基板９を上側から押さえる。また、基板押さえ部１４２は、トッププレート１２３が第１近接位置に位置した状態では、基板９から離間する。このように、トッププレート移動機構１２６によりトッププレート１２３の位置を変更することにより、基板９に対する処理内容に合わせて基板保持部１４による基板９の保持状態を容易に切り替えることができる。

基板処理装置１では、トッププレート１２３が第２近接位置に位置した状態で、上部ノズル１８１を介してトッププレート１２３の中央から処理液を吐出することにより、トッププレート１２３と基板９との間が処理液により満たされる。その結果、処理液の使用量を低減することができる。また、基板９の上面９１上の処理液が、周囲のガスに触れることを抑制することができるため、周囲のガスに酸素が含まれている場合に、処理液の酸化を抑制することができる。

基板処理装置１では、ロータ部１５２がチャンバ１２の内部空間１２０に配置され、ステータ部１５１がチャンバ１２の外部に配置される。これにより、高い密閉性を有する内部空間１２０を容易に形成することができる。その結果、密閉された内部空間１２０における基板９の枚葉処理を容易に実現することができる。また、モータをチャンバ底部の下方に設ける装置に比べて、チャンバ底部２１０に下部ノズル１８２等の様々な構造を容易に設けることができる。

基板回転機構１５では、ロータ部１５２が内部空間１２０において浮遊状態にて回転する。このため、ロータ部１５２を支持する構造を内部空間１２０に設ける必要がなく、基板処理装置１の小型化および装置構造の簡素化が実現される。ロータ部１５２と支持構造との摩擦により粉塵等が発生することがないため、内部空間１２０の清浄性を向上することができる。さらに、支持構造による摩擦抵抗がロータ部１５２に作用しないため、ロータ部１５２の高速回転を容易に実現することができる。

図１８は、第２の実施の形態に係る基板処理装置１ａを示す断面図である。基板処理装置１ａでは、図１に示すカップ部１６１とは形状が異なるカップ部１６１ａが液受け部１６に設けられ、チャンバ本体１２１が、液受け凹部１６５の外側に配置される環状の液体貯溜部１６６を備える。その他の構成は、図１に示す基板処理装置１と同様であり、以下の説明では、対応する構成に同符号を付す。

図１８に示すように、液体貯溜部１６６は、チャンバ側壁部２１４および液受け凹部１６５を構成する部材により構成される。液体貯溜部１６６は、液受け凹部１６５の外周を囲む外壁部１６８の外側にて、周方向の全周に亘って液受け凹部１６５を囲んで設けられる。液体貯溜部１６６には、シール用液体１６７が貯溜される。シール用液体１６７としては、例えば、純水が利用される。

図１９は、基板処理装置１ａの一部を示す断面図である。カップ部１６１ａは、側壁部６１１と、上面部６１２と、外筒部６１４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。外筒部６１４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、上面部６１２の外縁部から下方に広がる。外筒部６１４は、側壁部６１１の周囲に側壁部６１１から離間して配置される。外筒部６１４の内周面は、側壁部６１１の外周面と径方向に対向する。図１９に示す状態では、側壁部６１１の上部を除く大部分が液受け凹部１６５内に位置し、外筒部６１４の上部を除く大部分が液体貯溜部１６６に貯溜されたシール用液体１６７内に位置する。

図２０は、密閉空間１６０において第２密閉処理が行われる状態の基板処理装置１ａの一部を示す断面図である。図２０に示すように、チャンバ１２は半オープン状態であり、チャンバ本体１２１とチャンバ蓋部１２２との間に環状開口８１が形成される。カップ部１６１ａは、環状開口８１の径方向外側の第１位置に位置しており、側壁部６１１が環状開口８１と径方向に対向する。

第１位置に位置するカップ部１６１ａでは、基板処理装置１と同様に、上面部６１２の内縁部の上面が、チャンバ蓋部１２２のリップシール２３２に全周に亘って接する。これにより、チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１ａの上面部６１２との間に、気体や液体の通過を防止する第１シール６１５が形成される。また、カップ部１６１ａの外筒部６１４の下端部は、チャンバ本体１２１の液体貯溜部１６６に貯溜されたシール用液体１６７内に全周に亘って位置する。これにより、チャンバ本体１２１とカップ部１６１ａの外筒部６１４との間に、気体や液体の通過を防止する第２シール６１６が形成される。

カップ部１６１ａの上面部６１２は、第１位置において第１シール６１５を形成する第１シール部であり、外筒部６１４は、第１位置において第２シール６１６を形成する第２シール部である。半オープン状態のチャンバ１２と第１位置に位置するカップ部１６１ａとにより、密閉空間１６０が形成される。

このように、基板処理装置１ａでは、簡単な構造で、チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１ａとの間に第１シール６１５を容易に形成し、チャンバ本体１２１とカップ部１６１ａとの間に第２シール６１６を容易に形成することができる。また、第２シール６１６は、カップ部１６１ａの外筒部６１４の下端部をシール用液体１６７内に位置させることにより形成されるため、第２シール６１６からの気体や液体の漏出をより確実に防止することができる。

図２１は、第３の実施の形態に係る基板処理装置１ｂの一部を示す断面図である。基板処理装置１ｂでは、図１に示すカップ部１６１とは形状および構造が異なるカップ部１６１ｂが液受け部１６に設けられる。その他の構成は、図１に示す基板処理装置１と同様であり、以下の説明では、対応する構成に同符号を付す。

図２１に示すように、カップ部１６１ｂ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。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、気体や液体を通過させない材料にて形成される。

ベローズ６１７は、側壁部６１１の周囲に全周に亘って設けられる。ベローズ６１７の上端部は、上面部６１２の外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との接続部では、気体や液体の通過が防止される。ベローズ６１７の下端部は、チャンバ側壁部２１４および液受け凹部１６５を構成する部材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の下端部とチャンバ側壁部２１４および液受け凹部１６５を構成する部材との接続部でも、気体や液体の通過が防止される。

図２２は、密閉空間１６０において第２密閉処理が行われる状態の基板処理装置１ｂの一部を示す断面図である。図２２に示すように、チャンバ１２は半オープン状態であり、チャンバ本体１２１とチャンバ蓋部１２２との間に環状開口８１が形成される。カップ部１６１ｂは、環状開口８１の径方向外側の第１位置に位置しており、側壁部６１１が環状開口８１と径方向に対向する。

第１位置に位置するカップ部１６１ｂでは、基板処理装置１と同様に、上面部６１２の内縁部の上面が、チャンバ蓋部１２２のリップシール２３２に全周に亘って接する。これにより、チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１ｂの上面部６１２との間に、気体や液体の通過を防止する第１シール６１５が形成される。また、側壁部６１１の周囲において、ベローズ６１７の上端部が上面部６１２に接続され、ベローズ６１７の下端部がチャンバ本体１２１に間接的に接続される。これにより、チャンバ本体１２１とカップ部１６１ｂとの間に、気体や液体の通過を防止する第２シール６１６が形成される。

カップ部１６１ｂの上面部６１２は、第１位置において第１シール６１５を形成する第１シール部であり、ベローズ６１７は、第１位置において第２シール６１６を形成する第２シール部である。半オープン状態のチャンバ１２と第１位置に位置するカップ部１６１ｂとにより、密閉空間１６０が形成される。

このように、基板処理装置１ｂでは、簡単な構造で、チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１ｂとの間に第１シール６１５を容易に形成し、チャンバ本体１２１とカップ部１６１ｂとの間に第２シール６１６を容易に形成することができる。また、第２シール６１６は、カップ部１６１ｂのベローズ６１７の下端部をチャンバ本体１２１に接続することにより形成されるため、第２シール６１６からの気体や液体の漏出をより確実に防止することができる。

図２３は、本発明の第４の実施の形態に係る基板処理装置１ｃの断面図である。基板処理装置１ｃでは、チャンバ蓋部１２２によるトッププレート１２３の保持方法が異なる。その他の構成は、図１に示す基板処理装置１と同様であり、以下の説明では、対応する構成に同符号を付す。

図２３に示すように、チャンバ蓋部１２２は、環状のプレート保持部２２２ａを備える。プレート保持部２２２ａ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。筒部２２３は、チャンバ蓋部１２２の下面から下方に広がる。フランジ部２２４は、筒部２２３の下端から径方向外方へと広がる。

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の上端から径方向内方へと広がる。筒部２３８は、プレート保持部２２２ａの筒部２２３の径方向外側に位置し、筒部２２３と径方向に対向する。フランジ部２３９は、プレート保持部２２２ａ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２２２ａのフランジ部２２４の上面に接することにより、トッププレート１２３が、チャンバ蓋部１２２から吊り下がるようにチャンバ蓋部１２２に取り付けられる。

図２４は、密閉空間１６０において第２密閉処理が行われる状態の基板処理装置１ｃの一部を示す断面図である。図２４に示すように、チャンバ１２は半オープン状態であり、チャンバ本体１２１とチャンバ蓋部１２２との間に環状開口８１が形成される。カップ部１６１は、環状開口８１の径方向外側の第１位置に位置しており、側壁部６１１が環状開口８１と径方向に対向する。

第１位置に位置するカップ部１６１では、基板処理装置１と同様に、上面部６１２の内縁部の上面が、チャンバ蓋部１２２のリップシール２３２に全周に亘って接する。これにより、チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１の上面部６１２との間に、気体や液体の通過を防止する第１シール６１５が形成される。また、下面部６１３の上面が、チャンバ本体１２１の外シール部１６９の下面に全周に亘って接する。これにより、チャンバ本体１２１とカップ部１６１の下面部６１３との間に、気体や液体の通過を防止する第２シール６１６が形成される。

トッププレート１２３は、第１係合部２４１に第２係合部２４２が嵌ることにより、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により、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が規制される。また、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１は、基板９の外縁部に接する。

被保持部２３７のフランジ部２３９は、プレート保持部２２２ａのフランジ部２２４から離間してフランジ部２２４の上方に位置する。図２４に示す状態では、トッププレート１２３とチャンバ蓋部１２２との間の上下方向の距離が、図２３に示す状態よりも小さくなる。すなわち、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２との間の上下方向の距離が変更可能な状態でチャンバ蓋部１２２に取り付けられる。

図２４に示す状態では、プレート保持部２２２ａと被保持部２３７とは接触しておらず、トッププレート１２３は、基板押さえ部１４２および基板９を介して基板支持部１４１により支持される。基板押さえ部１４２は、トッププレート１２３の自重により、基板９を基板支持部１４１へと押圧する。

図２５は、第２密閉処理が行われる状態の基板処理装置１ｃの一部を、図２４とは異なる位置にて切断した断面図である。図２５に示すように、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一対の磁石１４３ａ，１４３ｂ（以下、２つの磁石をまとめて「磁石対１４３」ともいう。）が設けられる。基板処理装置１ｃでは、複数の磁石対１４３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（図２４参照）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、一対の磁石１４３ａ，１４３ｂ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、図２４に示すように、基板押さえ部１４２が基板９を基板支持部１４１へと押圧する。

基板処理装置１ｃでは、基板押さえ部１４２が、トッププレート１２３の自重、および、複数の磁石対１４３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。なお、磁石対１４３は、１つだけ設けられてもよく、この場合であっても、磁石対１４３の磁力により基板９を強固に保持することができる。

図２４および図２５に示す状態では、上述のように、プレート保持部２２２ａと被保持部２３７とは接触しておらず、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により回転する。

図２６は、チャンバ１２の内部空間１２０において第１密閉処理が行われる状態の基板処理装置１ｃの一部を示す断面図である。図２６に示すように、チャンバ１２は密閉状態であり、カップ部１６１は上述の第２位置に位置している。図２６に示す状態では、トッププレート１２３とチャンバ蓋部１２２との間の上下方向の距離が、図２３および図２４に示す状態よりも小さくなる。また、図２６に示す状態では、トッププレート１２３と基板９との間の上下方向の距離は、図２４に示す状態と同じであり、基板押さえ部１４２は基板９の外縁部に接して基板９を基板支持部１４１へと押圧する。プレート保持部２２２ａと被保持部２３７とは接触しておらず、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と共に回転する。

図２３に示すオープン状態までチャンバ蓋部１２２が上昇する際には、被保持部２３７のフランジ部２３９の下面に設けられた環状の溝部に、プレート保持部２２２ａのフランジ部２２４の上面に設けられた複数の突起が嵌ることにより、チャンバ蓋部１２２に対してトッププレート１２３が調芯される。なお、調芯構造として他の構造が採用されてもよい。

基板処理装置１ｃでも、基板処理装置１と同様に、チャンバ１２の外部に配置されたカップ部１６１により、密閉空間１６０において処理液を受けることができる。また、処理液が、基板９の外縁部を保持する保持構造の近傍において残留することを抑制することができる。当該保持構造による処理液の跳ね返りも抑制することができる。基板処理装置１ｃでは、図１７に示すスキャンノズル１８８が追加されてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、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を上下方向に移動することにより、チャンバ１２の状態が、オープン状態、半オープン状態および密閉状態の間で切り換えられてもよい。

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、図２７に示すように、軸回転型のモータである基板回転機構１５ａが利用されてもよい。基板回転機構１５ａは、チャンバ１２の外部においてチャンバ１２の下方に配置される。基板支持部１４１には、略円環板状の支持部ベース４１３の下面に、略円板状の接続部４１４が固定される。基板回転機構１５ａの回転軸１５５は、接続部４１４の中央の開口に接続される。下部ノズル１８２は、基板回転機構１５ａの回転軸１５５の上端に設けられる。

上記実施の形態に係る基板処理装置では、液受け部１６のカップ部１６１，１６１ａ，１６１ｂにて受けられた処理液は、廃液されてもよい。また、チャンバ１２の内壁にて受けられた処理液も、廃液されても回収されてもよい。液受け部１６には、複数のカップ部が設けられてもよい。複数のカップ部をそれぞれ独立して上下方向に移動するカップ部移動機構が設けられることにより、処理液を受けるカップ部を切り替えることができる。

カップ部１６１，１６１ａ，１６１ｂでは、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、カップ部１６１，１６１ａ，１６１ｂとチャンバ蓋部１２２との間に第１シール６１５が形成されてもよい。カップ部１６１，１６１ａ，１６１ｂの形状は、適宜変更されてよい。

上部ノズル１８１や下部ノズル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。

トッププレート１２３と基板支持部１４１とを周方向において係合する機構として、第１係合部２４１および第２係合部２４２とは異なる構造が採用されてもよい。例えば、トッププレート１２３から下方に突出する突起と、基板支持部１４１の支持部ベース４１３から上方に突出する突起とが周方向に接するのみでもよい。

トッププレート移動機構１２６では、必ずしも磁石移動機構２６３が設けられる必要はない。例えば、チャンバ蓋部１２２の収容部２２１の周囲において、複数の環状の電磁石が上下方向に配列され、１つまたは２つの電磁石を選択的にＯＮとすることにより、第１磁石２６１の上下方向の位置を制御し、これにより、トッププレート１２３を上下方向に移動してもよい。第２密閉処理が行われる密閉空間１６０においても、トッププレート移動機構１２６によるトッププレート１２３の位置変更が行われてもよい。

基板処理装置１ｃの磁石対１４３は、基板処理装置１，１ａ，１ｂのトッププレート１２３および基板支持部１４１に設けられてもよい。

上述の基板処理装置では、基板支持部１４１の上方に配置されて基板支持部１４１と共に回転する上側回転部材としてトッププレート１２３が設けられているが、トッププレート１２３に代えて、例えば、略円環板状の上側回転部材が設けられ、上側回転部材の下面に基板押さえ部１４２が設けられてもよい。この場合、基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、トッププレート軸部２３５から放射状に延びる接続部により、トッププレート軸部２３５と略円環板状の上側回転部材とが接続される。また、基板処理装置１ｃでは、上側回転部材の上面に被保持部２３７が固定される。上述の基板処理装置では、上側回転部材が省略されてもよい。

基板保持部１４では、基板支持部１４１の各第１接触部４１１の周方向における両側に、基板押さえ部１４２の２つの第２接触部４２１が隣接して配置されるが、１つの第１接触部４１１の両側に隣接して配置される２つの第２接触部４２１が、１つの部材の周方向に離間した２つの部位であってもよい。また、各第２接触部４２１の周方向の両側に２つの第１接触部４１１が隣接して配置される場合、２つの第１接触部４１１が、１つの部材の周方向に離間した２つの部位であってもよい。なお、第１接触部４１１と第２接触部４２１とは、必ずしも隣接して配置される必要はなく、例えば、４つの第１接触部４１１および４つの第２接触部４２１が、交互に等角度間隔にて配列されてもよい。

基板保持部１４は、必ずしも、基板支持部１４１と基板押さえ部１４２とに分割されて設けられる必要はない。例えば、それぞれが径方向外方へと凹む凹部を有する複数の保持構造が支持部ベース４１３上に設けられ、各保持構造の凹部に基板９の外縁部が挿入されることにより、各保持構造が、基板９の下側、側方および上側から接して基板９を保持してもよい。

上述のステップＳ１１〜Ｓ１６において、第３処理液を第１および第２処理液と分離回収したい場合、ステップＳ１３とステップＳ１４との間において、チャンバ１２が半オープン状態から密閉状態とされる。また、基板９に対する処理では、基板９の下面９２に対する処理液の供給は必ずしも行われなくてもよい。上述の基板処理装置では、基板９に対して様々な処理液（例えば、ＳＰＭ（硫酸・ 過酸化水素水混合液））が供給され、ステップＳ１１〜Ｓ１６に示す処理以外の様々な処理が行われてよい。また、チャンバ１２の内部空間１２０や密閉空間１６０の雰囲気も様々に変更されてよい。

基板処理装置にて処理される基板は半導体基板には限定されず、ガラス基板や他の基板であってもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１，１ａ〜１ｃ 基板処理装置
９ 基板
１２ チャンバ
１４ 基板保持部
１５，１５ａ 基板回転機構
１８ 処理液供給部
８１ 環状開口
１２０ 内部空間
１２１ チャンバ本体
１２２ チャンバ蓋部
１３１ チャンバ開閉機構
１５１ ステータ部
１５２ ロータ部
１６０ 密閉空間
１６１，１６１ａ，１６１ｂ カップ部
１６２ カップ移動機構
１６６ 液体貯溜部
１６７ シール用液体
６１１ 側壁部
６１２ 上面部
６１３ 下面部
６１４ 外筒部
６１５ 第１シール
６１６ 第２シール
６１７ ベローズ
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ１６ ステップ

Claims (6)

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密閉された内部空間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カップ部と、
   前記カップ部を、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移動機構と、
   を備え、
   前記カップ部が、
   前記第１位置において、前記環状開口と前記径方向に対向する略円筒状の側壁部と、
   前記第１位置において、前記チャンバ蓋部との間に全周に亘って第１シールを形成する第１シール部と、
   前記第１位置において、前記チャンバ本体との間に全周に亘って第２シールを形成する第２シール部と、
   を備え、
   前記環状開口が形成される状態の前記チャンバ蓋部および前記チャンバ本体、並びに、前記第１位置に位置する前記カップ部により密閉された空間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１シール部が、前記側壁部の上端部から径方向内方へ広がる略円環状であり、
   前記第１シール部が前記チャンバ蓋部に接することにより、前記チャンバ蓋部との間に前記第１シールが形成されることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
   前記チャンバ本体が、前記中心軸を中心とする周方向の全周に亘って設けられてシール用液体を貯溜する液体貯溜部を備え、
   前記第２シール部が、略円筒状であり、前記側壁部の周囲に配置され、
   前記第２シール部の下端部が前記液体貯溜部に貯溜された前記シール用液体内に位置することにより、前記チャンバ本体との間に前記第２シールが形成されることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
   前記第２シール部が、前記側壁部の周囲に全周に亘って設けられたベローズであり、
   前記第２シール部の上端部が前記側壁部に接続され、
   前記第２シール部の下端部が前記チャンバ本体に接続されることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記基板回転機構が、
   前記チャンバの前記内部空間に配置され、前記基板保持部が取り付けられる環状のロータ部と、
   前記チャンバ外において前記ロータ部の周囲に配置され、前記ロータ部との間に回転力を発生するステータ部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項５に記載の基板処理装置であって、
   前記ロータ部が、前記ステータ部との間に働く磁力により、前記内部空間において浮遊状態にて回転することを特徴とする基板処理装置。

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