JP6402071B2 - 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、基板に対して様々な処理が施される。例えば、表面上にレジストのパターンが形成された基板上に薬液を供給することにより、基板の表面に対してエッチング等の薬液処理が行われる。また、薬液処理の終了後、基板上に洗浄液が供給されて洗浄処理が行われ、その後、基板の乾燥処理が行われる。

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

特許文献２の基板周縁処理装置でも同様に、ウエハを水平に保持するスピンチャック上に遮断板が載置され、ウエハと共に回転する。遮断板の中央には貫通孔が設けられ、遮断板の上面には、当該貫通孔に連通する内部空間を有するフランジパイプが結合される。フランジパイプの上端には、中央に貫通孔を有する遮断板フランジが結合される。遮断板をスピンチャック上から退避させる際には、遮断板用ハンドが上昇して遮断板フランジを下方から保持し、さらに上昇することにより遮断板をスピンチャックから上方へと離間させる。

フランジパイプの内部空間には、中心軸ノズルが、フランジパイプと非接触状態で配置される。ウエハの処理が行われる際には、中心軸ノズルから、遮断板とウエハとの間の空間に窒素ガス等のプロセスガスが供給される。遮断板フランジの上面には遮断側ラビリンス部材が固定されており、遮断側ラビリンス部材の上方には、ノズル側ラビリンス部材が遮断側ラビリンス部材とは非接触状態で配置される。ノズル側ラビリンス部材は、中心軸ノズルを保持するノズル保持部に固定され、中央軸ノズルおよびノズル保持部と共に昇降する。ノズル側ラビリンス部材と遮断側ラビリンス部材との間の空間には、乾燥空気等のシールガスが供給される。

特許第３６２１５６８号公報 特開２０１４−３００４５号公報

ところで、特許文献１の基板洗浄装置では、蓋部材の開口から蓋部材とウエハとの間の空間に、当該空間の外部の雰囲気が侵入する可能性がある。一方、特許文献２の基板周縁処理装置では、遮断側ラビリンス部材とノズル側ラビリンス部材との間の空間にシールガスが供給されることにより、遮断板の貫通孔から遮断板とウエハとの間の空間に、当該空間の外部の雰囲気が侵入することが抑制される。しかしながら、遮断側ラビリンス部材が遮断板フランジの上面に固定されており、さらに、遮断側ラビリンス部材の上方にノズル側ラビリンス部材が配置されるため、基板周縁処理装置が上下方向に大型化する。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板処理装置の扁平化を実現することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、水平状態で基板を保持する基板保持部と、前記基板の上面に対向するとともに中央部に対向部材開口が設けられる対向部材と、前記対向部材を保持し、上下方向の第１の位置と前記第１の位置よりも下方の第２の位置との間で前記対向部材を前記基板保持部に対して相対的に移動する対向部材移動機構と、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させる基板回転機構と、前記対向部材開口を介して前記基板の前記上面に処理液を供給する処理液ノズルと、前記対向部材と前記基板との間の空間に処理雰囲気用ガスを供給するガス供給部とを備え、前記対向部材が、前記基板の前記上面に対向するとともに中央部に前記対向部材開口が設けられる対向部材本体と、前記対向部材本体の前記対向部材開口の周囲から上方に突出するとともに前記処理液ノズルが挿入される筒状の対向部材筒部と、前記対向部材筒部の上端部から径方向外方に環状に広がるとともに前記対向部材移動機構に保持される対向部材フランジ部と、前記対向部材フランジ部の上面において凹部と凸部とが同心円状に交互に配置される第１凹凸部とを備え、前記対向部材移動機構が、前記対向部材フランジ部の下面と前記上下方向に対向する保持部下部と、前記保持部下部に接続され、前記対向部材フランジ部の前記上面と前記上下方向に対向する保持部上部と、前記保持部上部の下面において凹部と凸部とが同心円状に交互に配置される第２凹凸部とを備え、前記対向部材が前記第１の位置に位置する状態では、前記対向部材フランジ部が前記保持部下部により下側から支持されることにより、前記対向部材が前記対向部材移動機構により保持されて前記基板保持部から上方に離間し、前記対向部材が前記第２の位置に位置する状態では、前記対向部材が、前記対向部材移動機構から離間し、前記基板保持部により保持されて前記基板回転機構により前記基板保持部と共に回転可能となり、前記第１凹凸部および前記第２凹凸部の一方の凹部内に他方の凸部が間隙を介して配置されることによりラビリンスが形成され、前記ラビリンスにシールガスが供給されることにより、前記処理液ノズルと前記対向部材筒部との間の空間であるノズル間隙が、前記ラビリンスの径方向外側の空間からシールされ、前記対向部材が前記第１の位置に位置する状態では、前記第２凹凸部の凸部の下端が、前記第１凹凸部の凸部の上端よりも上方に位置する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記保持部上部が、前記ラビリンスの径方向内端と径方向外端との間にて前記ラビリンスに向けて前記シールガスを噴射する周状噴射口を備える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記シールガスの供給源であるシールガス供給部と前記周状噴射口との間にて、前記シールガス供給部からの前記シールガスを一時的に貯留する環状のマニホールドをさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の基板処理装置であって、前記ラビリンスにおいて前記周状噴射口に対向する面が、径方向外方に向かうに従って下方へと向かう傾斜面である。

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、前記第１凹凸部が複数の凹部を有し、前記複数の凹部のうち最も径方向内側の凹部が、前記対向部材筒部の上部に設けられ、他の凹部よりも前記上下方向の大きさが大きい。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記保持部上部が、前記ラビリンスの径方向外端部において前記ラビリンス内のガスを吸引する周状吸引口を備える。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記ガス供給部により、前記処理液ノズルの側面から前記ノズル間隙へと斜め下方に向けて前記処理雰囲気用ガスが噴射される。

本発明では、基板処理装置の扁平化を実現することができる。

一の実施の形態に係る基板処理装置の断面図である。 基板処理装置の断面図である。 トッププレートおよび対向部材移動機構の一部を拡大して示す断面図である。 ガス供給路の平面図である。 気液供給部を示すブロック図である。 処理液ノズルの一部を拡大して示す断面図である。 基板の処理の流れを示す図である。 基板処理装置の断面図である。 他のラビリンスの例を示す断面図である。 他のラビリンスの例を示す断面図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す断面図である。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板回転機構３３と、カップ部４と、トッププレート５と、対向部材移動機構６と、処理液ノズル７１とを備える。

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

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

基板回転機構３３は、回転機構収容部３４の内部に収容される。基板回転機構３３および回転機構収容部３４は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３３は、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部３１と共に回転する。

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

第１ガード４１は、第１ガード側壁部４１１と、第１ガード天蓋部４１２とを有する。第１ガード側壁部４１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。第１ガード天蓋部４１２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、第１ガード側壁部４１１の上端部から径方向内方に広がる。第２ガード４２は、第２ガード側壁部４２１と、第２ガード天蓋部４２２とを有する。第２ガード側壁部４２１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、第１ガード側壁部４１１よりも径方向外側に位置する。第２ガード天蓋部４２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、第１ガード天蓋部４１２よりも上方にて第２ガード側壁部４２１の上端部から径方向内方に広がる。第１ガード天蓋部４１２の内径および第２ガード天蓋部４２２の内径は、基板保持部３１の保持ベース部３１１の外径およびトッププレート５の外径よりも僅かに大きい。

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

トッププレート５は、平面視において略円形の部材である。トッププレート５は、基板９の上面９１に対向する対向部材であり、基板９の上方を遮蔽する遮蔽板である。トッププレート５の外径は、基板９の外径、および、保持ベース部３１１の外径よりも大きい。トッププレート５は、対向部材本体５１と、被保持部５２と、複数の係合部５３と、第１凹凸部５５とを備える。対向部材本体５１は、対向部材天蓋部５１１と、対向部材側壁部５１２とを備える。対向部材天蓋部５１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状の部材であり、基板９の上面９１に対向する。対向部材天蓋部５１１の中央部には、対向部材開口５４が設けられる。対向部材開口５４は、例えば、平面視において略円形である。対向部材開口５４の直径は、基板９の直径に比べて十分に小さい。対向部材側壁部５１２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部材であり、対向部材天蓋部５１１の外周部から下方に広がる。

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

被保持部５２は、対向部材本体５１の上面に接続される。被保持部５２は、対向部材筒部５２１と、対向部材フランジ部５２２とを備える。対向部材筒部５２１は、対向部材本体５１の対向部材開口５４の周囲から上方に突出する略筒状の部位である。対向部材筒部５２１は、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。対向部材フランジ部５２２は、対向部材筒部５２１の上端部から径方向外方に環状に広がる。対向部材フランジ部５２２は、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。対向部材フランジ部５２２の上面には、円周状の凹部と円周状の凸部とが同心円状に交互に配置される第１凹凸部５５が設けられる。第１凹凸部５５は、複数の凹部と複数の凸部とを有する。当該複数の凹部のうち最も径方向内側の凹部５５１は、対向部材筒部５２１の上部に設けられ、第１凹凸部５５の他の凹部よりも上下方向の大きさが大きい。

対向部材移動機構６は、対向部材保持部６１と、対向部材昇降機構６２とを備える。対向部材保持部６１は、トッププレート５の被保持部５２を保持する。対向部材保持部６１は、保持部本体６１１と、本体支持部６１２と、フランジ支持部６１３と、支持部接続部６１４と、第２凹凸部６１５とを備える。保持部本体６１１は、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状である。保持部本体６１１は、トッププレート５の対向部材フランジ部５２２の上方を覆う。本体支持部６１２は、略水平に延びる棒状のアームである。本体支持部６１２の一方の端部は保持部本体６１１に接続され、他方の端部は対向部材昇降機構６２に接続される。

保持部本体６１１の中央部からは処理液ノズル７１が下方に突出する。処理液ノズル７１は、対向部材筒部５２１に非接触状態で挿入される。以下の説明では、処理液ノズル７１と対向部材筒部５２１との間の空間を「ノズル間隙５６」と呼ぶ。処理液ノズル７１の周囲には、保持部本体６１１の下面において円周状の凹部と円周状の凸部とが同心円状に交互に配置される第２凹凸部６１５が設けられる。第２凹凸部６１５は、第１凹凸部５５と上下方向に対向する。

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

図１に示す位置にトッププレート５が位置する状態では、フランジ支持部６１３は、トッププレート５の対向部材フランジ部５２２の外周部に下側から接して支持する。換言すれば、対向部材フランジ部５２２が、対向部材移動機構６の対向部材保持部６１により保持される。これにより、トッププレート５が、基板９および基板保持部３１の上方にて、対向部材保持部６１により吊り下げられる。以下の説明では、図１に示すトッププレート５の上下方向の位置を「第１の位置」という。トッププレート５は、第１の位置にて、対向部材移動機構６により保持されて基板保持部３１から上方に離間する。また、トッププレート５が第１の位置に位置する状態では、第２凹凸部６１５の凸部の下端は、第１凹凸部５５の凸部の上端よりも上方に位置する。

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

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

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

トッププレート５が基板保持部３１により保持された状態では、トッププレート５の対向部材側壁部５１２の下端が、基板保持部３１の保持ベース部３１１の上面よりも下方、または、保持ベース部３１１の上面と上下方向に関して同じ位置に位置する。トッププレート５が第２の位置に位置する状態で基板回転機構３３が駆動されると、トッププレート５は、基板９および基板保持部３１と共に回転する。換言すれば、トッププレート５が第２の位置に位置する状態では、トッププレート５は、基板回転機構３３により基板９および基板保持部３１と共に中心軸Ｊ１を中心として回転可能となる。

図３は、トッププレート５および対向部材移動機構６の一部を拡大して示す断面図である。図２および図３に示すように、トッププレート５が第２の位置に位置する状態では、第１凹凸部５５と第２凹凸部６１５とが、互いに非接触状態で上下方向に近接する。第１凹凸部５５の凸部は、第２凹凸部６１５の凹部内に間隙を介して配置され、第２凹凸部６１５の凸部は第１凹凸部５５の凹部内に間隙を介して配置される。換言すれば、第１凹凸部５５および第２凹凸部６１５の一方の凹部内に他方の凸部が間隙を介して配置される。これにより、処理液ノズル７１の周囲において、トッププレート５の対向部材フランジ部５２２と対向部材移動機構６の保持部本体６１１との間にラビリンス５７が形成される。ラビリンス５７全体において、第１凹凸部５５と第２凹凸部６１５との間の上下方向の距離および径方向の距離はおよそ一定である。ラビリンス５７は、ノズル間隙５６に連続する。トッププレート５が回転する際には、第１凹凸部５５は回転し、第２凹凸部６１５は回転しない。

図３に示すように、対向部材保持部６１の内部には、ラビリンス５７に接続されるガス供給路５８が設けられる。なお、上述の図１および図２では、ガス供給路５８の図示を省略している。図４は、ガス供給路５８を示す平面図である。図３および図４に示すように、ガス供給路５８は、第１流路５８１と、第１マニホールド５８２と、複数の第２流路５８３と、第２マニホールド５８４と、複数のガス噴射口５８５とを備える。第１マニホールド５８２、複数の第２流路５８３および第２マニホールド５８４は、保持部本体６１１の内部に形成され、複数のガス噴射口５８５は保持部本体６１１の下面に形成される。また、第１流路５８１は本体支持部６１２の内部に形成される。

複数のガス噴射口５８５は、第２凹凸部６１５の１つの凹部の上面（すなわち、凹部の底面）において、略等角度間隔にて周方向に配置される。複数のガス噴射口５８５は、中心軸Ｊ１を中心として周状に配置される周状噴射口である。当該周状噴射口は、ラビリンス５７の径方向内端と径方向外端との間に配置される。ガス供給路５８では、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の１つの噴射口が、複数のガス噴射口５８５に代えて周状噴射口として設けられてもよい。

第２マニホールド５８４は、複数のガス噴射口５８５の上方に配置され、複数のガス噴射口５８５に接続される。第２マニホールド５８４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の流路である。第１マニホールド５８２は、第２マニホールド５８４の径方向外側に配置される。第１マニホールド５８２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の流路である。複数の第２流路５８３は、略径方向に延びる直線状の流路であり、第１マニホールド５８２と第２マニホールド５８４とを接続する。図４に示す例では、４つの第２流路５８３が略等角度間隔にて周方向に配置される。第１流路５８１は、第１マニホールド５８２から径方向外方へと延びる。第１流路５８１は、複数の第２流路５８３と周方向において異なる位置に配置される。

図５は、基板処理装置１におけるガスおよび処理液の供給に係る気液供給部７を示すブロック図である。気液供給部７は、処理液ノズル７１と、処理液供給部７２と、ガス供給部７３とを備える。処理液供給部７２は処理液ノズル７１に接続される。ガス供給部７３は、処理液ノズル７１に接続され、処理液ノズル７１にガスを供給する。ガス供給部７３は、また、対向部材保持部６１に設けられるガス供給路５８の第１流路５８１にも接続され、ガス供給路５８を介してラビリンス５７にガスを供給する。

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

図６は、処理液ノズル７１の一部を拡大して示す断面図である。処理液ノズル７１は、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）により形成される。処理液ノズル７１の内部には、処理液流路７１６と、２つのガス流路７１７とが設けられる。処理液流路７１６は、図５に示す処理液供給部７２に接続される。２つのガス流路７１７は、図５に示すガス供給部７３に接続される。

処理液供給部７２から図６に示す処理液流路７１６に供給された処理液は、処理液ノズル７１の下端面に設けられた吐出口７１６ａから下方へと吐出される。処理液ノズル７１から複数種類の処理液が吐出される場合、処理液ノズル７１には、複数種類の処理液にそれぞれ対応する複数の処理液流路７１６が設けられ、複数種類の処理液はそれぞれ複数の吐出口７１６ａから吐出されてもよい。

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

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

処理液供給部７２（図５参照）から供給された処理液は、処理液ノズル７１の吐出口７１６ａから、図２に示す対向部材開口５４を介して基板９の上面９１に向けて吐出される。換言すれば、処理液ノズル７１は、処理液供給部７２から供給された処理液を、対向部材開口５４を介して基板９の上面９１に供給する。基板処理装置１では、処理液ノズル７１は、対向部材本体５１の対向部材開口５４から下方に突出してもよい。換言すれば、処理液ノズル７１の先端が、対向部材開口５４の下端縁よりも下方に位置してもよい。処理液供給部７２から供給された処理液は、処理液ノズル７１内にて対向部材開口５４を介して下方に流れ、処理液ノズル７１の吐出口７１６ａ（図６参照）から基板９の上面９１に向けて吐出される。処理液が対向部材開口５４を介して供給されるという場合、対向部材開口５４よりも上方にて処理液ノズル７１から吐出された処理液が対向部材開口５４を通過する状態のみならず、対向部材開口５４に挿入された処理液ノズル７１を介して処理液が吐出される状態も含む。

ガス供給部７３（図５参照）から処理液ノズル７１に供給された不活性ガスの一部は、処理液ノズル７１の下面噴射口７１７ａ（図６参照）から、対向部材開口５４を介してトッププレート５と基板９との間の空間（以下、「処理空間９０」という。）に供給される。また、ガス供給部７３から処理液ノズル７１に供給された不活性ガスの一部は、処理液ノズル７１の複数の側面噴射口７１７ｂ（図６参照）からノズル間隙５６へと供給される。ノズル間隙５６では、ガス供給部７３からの不活性ガスが、処理液ノズル７１の側面から斜め下方に向かって供給されて下方に向かって流れ、処理空間９０へと供給される。

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

ガス供給部７３から図３および図４に示すガス供給路５８の第１流路５８１に供給された不活性ガスは、第１マニホールド５８２にて周方向に拡がり、複数の第２流路５８３を介して第２マニホールド５８４へと導かれる。当該不活性ガスは、第２マニホールド５８４においても周方向に拡がり、ラビリンス５７の径方向内端と径方向外端との間にて、複数のガス噴射口５８５から下方のラビリンス５７に向けて噴射される。複数のガス噴射口５８５からラビリンス５７に不活性ガスが供給されることより、ラビリンス５７よりも径方向内側の空間であるノズル間隙５６、および、ノズル間隙５６に連続する処理空間９０が、ラビリンス５７の径方向外側の空間からシールされる。すなわち、ガス供給部７３からラビリンス５７に供給されるガスは、シールガスである。複数のガス噴射口５８５からラビリンス５７に供給された不活性ガスは、ラビリンス５７内において径方向外方および径方向内方へと拡がる。

図５に示す例では、ガス供給部７３は、シールガスの供給源であるシールガス供給部であり、かつ、処理雰囲気用ガスの供給源である処理雰囲気用ガス供給部でもある。そして、処理雰囲気用ガスとシールガスとが同じ種類のガスである。なお、処理雰囲気用ガスとシールガスとは、異なる種類のガスであってもよい。ガス供給路５８では、第１マニホールド５８２および第２マニホールド５８４はそれぞれ、シールガス供給部であるガス供給部７３と複数のガス噴射口５８５との間にて、シールガスを一時的に貯留する環状のマニホールドである。

次に、基板処理装置１における基板９の処理の流れの一例について、図７を参照しつつ説明する。まず、トッププレート５が図１に示す第１の位置に位置する状態で、基板９がハウジング１１内に搬入され、基板保持部３１により保持される（ステップＳ１１）。このとき、トッププレート５は対向部材移動機構６の対向部材保持部６１により保持されている。

続いて、対向部材昇降機構６２により対向部材保持部６１が下方へと移動される。これにより、トッププレート５が第１の位置から第２の位置へと下方に移動し、図２に示すように、トッププレート５が基板保持部３１により保持される（ステップＳ１２）。また、図２および図３に示すように、トッププレート５と対向部材保持部６１との間にラビリンス５７が形成される。そして、ガス供給部７３から処理液ノズル７１を介して、ノズル間隙５６および処理空間９０に不活性ガス（すなわち、処理雰囲気用ガス）の供給が開始される。また、ガス供給部７３からガス供給路５８（図３参照）を介して、ラビリンス５７に不活性ガス（すなわち、シールガス）の供給が開始される。

次に、図２に示す基板回転機構３３により、基板保持部３１、基板９およびトッププレート５の回転が開始される（ステップＳ１３）。処理液ノズル７１からの不活性ガスの供給、および、ラビリンス５７への不活性ガスの供給は、ステップＳ１３以降も継続される。そして、処理液供給部７２から処理液ノズル７１へと第１処理液が供給され、第２の位置に位置するトッププレート５の対向部材開口５４を介して、回転中の基板９の上面９１の中央部に供給される（ステップＳ１４）。

処理液ノズル７１から基板９の中央部に供給された第１処理液は、基板９の回転により、基板９の中央部から径方向外方へと拡がり、基板９の上面９１全体に付与される。第１処理液は、基板９の外縁から径方向外方へと飛散し、カップ部４の第１ガード４１により受けられる。図２に示す第１ガード４１の上下方向の位置は、基板９からの処理液を受ける位置であり、以下の説明では「受液位置」という。第１処理液が基板９に対して所定時間付与されることにより、第１処理液による基板９の処理が終了する。

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

第１処理液による基板９の処理が終了すると、処理液ノズル７１からの第１処理液の供給が停止される。そして、ガード移動機構４３により第１ガード４１が下方に移動され、図８に示すように、上述の受液位置よりも下方の待避位置へと位置する。これにより、基板９からの処理液を受けるガードが、第１ガード４１から第２ガード４２に切り替えられる。すなわち、ガード移動機構４３は、第１ガード４１を受液位置と待避位置との間で上下方向に移動することにより、基板９からの処理液を受けるガードを第１ガード４１と第２ガード４２との間で切り替えるガード切替機構である。

続いて、処理液供給部７２から処理液ノズル７１へと第２処理液が供給され、第２の位置に位置するトッププレート５の対向部材開口５４を介して、回転中の基板９の上面９１の中央部に供給される（ステップＳ１５）。処理液ノズル７１から基板９の中央部に供給された第２処理液は、基板９の回転により、基板９の中央部から径方向外方へと拡がり、基板９の上面９１全体に付与される。第２処理液は、基板９の外縁から径方向外方へと飛散し、カップ部４の第２ガード４２により受けられる。第２処理液が基板９に対して所定時間付与されることにより、第２処理液による基板９の処理が終了する。第２処理液は、例えば、純水や炭酸水等の洗浄液であり、ステップＳ１５において、基板９に対する洗浄処理が行われる。

第２処理液による基板９の処理が終了すると、処理液ノズル７１からの第２処理液の供給が停止される。そして、ガス供給部７３により処理液ノズル７１の側面からノズル間隙５６に向けて噴射される不活性ガスの流量が増大する。また、処理液ノズル７１の下端面から処理空間９０に向けて噴射される不活性ガスの流量も増大する。さらに、基板回転機構３３による基板９の回転速度が増大する。これにより、基板９の上面９１上に残っている第２処理液等が径方向外方へと移動して基板９の外縁から径方向外方へと飛散し、カップ部４の第２ガード４２により受けられる。基板９の回転が所定の時間だけ継続されることにより、基板９の上面９１上から処理液を除去する乾燥処理が行われる（ステップＳ１６）。

基板９の乾燥処理が終了すると、基板回転機構３３による基板保持部３１、基板９およびトッププレート５の回転が停止される（ステップＳ１７）。また、ガス供給部７３からノズル間隙５６、処理空間９０およびラビリンス５７への不活性ガスの供給が停止される。次に、対向部材昇降機構６２により対向部材保持部６１が上方に移動することにより、トッププレート５が、第２の位置から図１に示す第１の位置へと上方に移動する（ステップＳ１８）。トッププレート５は、基板保持部３１から上方に離間して対向部材保持部６１により保持される。その後、基板９がハウジング１１から搬出される（ステップＳ１９）。基板処理装置１では、複数の基板９に対して、上述のステップＳ１１〜Ｓ１９が順次行われ、複数の基板９が順次処理される。

以上に説明したように、基板処理装置１では、トッププレート５は、第１の位置にて対向部材保持部６１により保持されるとともに、基板保持部３１から上方に離間する。トッププレート５は、また、第１の位置よりも下方の第２の位置にて基板保持部３１により保持され、基板回転機構３３により基板９および基板保持部３１と共に回転する。ガス供給部７３は、トッププレート５と基板９との間の処理空間９０に処理雰囲気用ガスを供給する。これにより、処理空間９０を所望のガス雰囲気として、基板９の処理を当該ガス雰囲気にて行うことができる。例えば、処理空間９０に不活性ガスを供給する場合、基板９を不活性ガス雰囲気（すなわち、低酸素雰囲気）にて処理することができる。

基板処理装置１では、上述のように、基板９およびトッププレート５が中心軸Ｊ１を中心として回転することにより、処理空間９０における基板９の中央部の上方の領域（以下、「中央領域」という。）の圧力が、周囲の圧力よりも低くなる。これにより、当該中央領域の上方にて処理空間９０に連続するノズル間隙５６内のガスが、処理空間９０へと吸引される。

ノズル間隙５６は、その上端において、処理空間９０およびノズル間隙５６以外の外部の空間（以下、「外部空間」という。）と連続する。このため、仮に、上述のラビリンス５７が設けられないとすると、処理空間の中央領域に生じる負圧により、当該外部空間の雰囲気が、ノズル間隙の上端から侵入し、ノズル間隙を介して処理空間にも侵入する可能性がある。

これに対し、基板処理装置１では、図２に示すように、ノズル間隙５６の上方において処理液ノズル７１の周囲にラビリンス５７が設けられる。そして、ラビリンス５７にシールガスが供給されることにより、ノズル間隙５６が外部空間（具体的には、ラビリンス５７の径方向外側の空間）からシールされる。その結果、外部空間の雰囲気がノズル間隙５６を介して処理空間９０へと侵入することを抑制することができる。

また、基板処理装置１では、トッププレート５の対向部材フランジ部５２２の上面に第１凹凸部５５が設けられ、対向部材移動機構６の保持部本体６１１の下面に第２凹凸部６１５が設けられる。そして、トッププレート５が第２の位置に位置する状態（すなわち、基板９の処理が行われる処理空間９０が形成された状態）においてのみ、第１凹凸部５５および第２凹凸部６１５の一方の凹部内に他方の凸部が間隙を介して配置されることによりラビリンス５７が形成される。これにより、トッププレートの上下方向の位置にかかわらずラビリンスが常に設けられる構造の基板処理装置に比べて、基板処理装置１の扁平化（すなわち、上下方向における小型化）を実現することができる。

基板処理装置１では、ガス供給部７３により処理液ノズル７１の側面からノズル間隙５６へと斜め下方に向けて処理雰囲気用ガスが噴射される。このため、ノズル間隙５６において当該処理雰囲気用ガスが下方に向けて流れ、ノズル間隙５６の圧力が外部空間の圧力よりも低くなる（すなわち、負圧が生じる）。したがって、仮に、上述のラビリンス５７が設けられないとすると、当該外部空間の雰囲気が、ノズル間隙の上端から侵入し、ノズル間隙を介して処理空間にも侵入する可能性がある。上述のように、基板処理装置１では、シールガスが供給されるラビリンス５７が、ノズル間隙５６の上方において処理液ノズル７１の周囲に設けられ、ラビリンス５７によりノズル間隙５６が外部空間からシールされる。その結果、処理液ノズル７１の側面から斜め下方に向けて処理雰囲気用ガスが噴射される場合であっても、外部空間の雰囲気がノズル間隙５６を介して処理空間９０へと侵入することを抑制することができる。

ラビリンス５７を形成する第１凹凸部５５では、複数の凹部のうち最も径方向内側の凹部５５１が、対向部材筒部５２１の上部に設けられ、第１凹凸部５５の他の凹部よりも上下方向の大きさが大きい。これにより、外部空間の雰囲気が、ラビリンス５７の径方向内端よりも径方向内側へと侵入することを、より一層抑制することができる。その結果、外部空間の雰囲気がノズル間隙５６を介して処理空間９０へと侵入することを、さらに抑制することができる。

対向部材移動機構６では、対向部材保持部６１の保持部本体６１１が、ラビリンス５７の径方向内端と径方向外端との間にてラビリンス５７に向けてシールガスを噴射する周状噴射口（図４に示す例では、複数のガス噴射口５８５）を備える。このため、ガス供給部７３からラビリンス５７に供給されたシールガスは、ラビリンス５７内において径方向外方および径方向内方へと拡がる。このように、ラビリンス５７内において径方向外方に向かうシールガスの流れを形成することにより、外部空間の雰囲気がラビリンス５７内に侵入することを抑制することができる。また、ラビリンス５７内において径方向内方に向かうシールガスの流れを形成することにより、基板９の回転や処理液ノズル７１からノズル間隙５６への処理雰囲気用ガスの噴射により生じる負圧を低減することができる。その結果、外部空間の雰囲気がラビリンス５７内に侵入することを、より一層抑制することができる。

基板処理装置１では、上記周状噴射口とシールガスの供給源であるガス供給部７３との間にてシールガスを一時的に貯溜する環状の第１マニホールド５８２が設けられる。これにより、周状噴射口から噴射されるシールガスの流量の周方向における均一性を向上することができる。また、第１マニホールド５８２と同様の第２マニホールド５８４も設けられることにより、周状噴射口から噴射されるシールガスの流量の周方向における均一性を、より一層向上することができる。

次に、他の好ましいラビリンスの例について説明する。図９および図１０はそれぞれ、図３と同様に、トッププレート５および対向部材移動機構６の一部を拡大して示す断面図である。図９に示すラビリンス５７ａにおいては、複数のガス噴射口５８５（すなわち、周状噴射口）に対向する面５５３が、径方向外方に向かうに従って下方へと向かう傾斜面である。詳細には、トッププレート５の第１凹凸部５５のうち、複数のガス噴射口５８５の下方に位置する１つの環状の凸部５５２の径方向外側の側面５５３が、径方向外方に向かうに従って下方へと向かう傾斜面である。

これにより、複数のガス噴射口５８５からラビリンス５７ａ内に噴射されたシールガスを、傾斜面である側面５５３に沿って径方向外方へと容易に導くことができる。その結果、外部空間の雰囲気がラビリンス５７ａ内に侵入することを、より一層抑制することができる。また、各ガス噴射口５８５から側面５５３へと噴射されたシールガスは周方向に拡がるため、ラビリンス５７ａにおける複数のガス噴射口５８５の間の領域にもおよそ均一にシールガスを供給することができる。その結果、ラビリンス５７ａにおいて、シールガスの圧力の周方向における均一性を向上することができる。さらに、ラビリンス５７ａにおけるシールガスの流量の周方向における均一性を、より一層向上することもできる。

図１０に示す例では、対向部材保持部６１の保持部本体６１１が、ラビリンス５７ｂの径方向外端部（すなわち、上述の外部空間側の端部）においてラビリンス５７ｂ内のガスを吸引する複数のガス吸引口５９１を備える。複数のガス吸引口５９１は、第２凹凸部６１５の径方向外端部の１つの凹部の上面（すなわち、凹部の底面）において、略等角度間隔にて周方向に配置される。複数のガス吸引口５９１は、対向部材保持部６１の内部に形成される吸引路５９２を介して、図示省略の吸引部に接続される。複数のガス吸引口５９１は、ラビリンス５７ｂの径方向外端部において、中心軸Ｊ１を中心として周状に配置される周状吸引口である。当該吸引部が駆動されることにより、当該周状吸引口を介してラビリンス５７ｂ内のガスが吸引される。

これにより、ラビリンス５７ｂにおいて、外部空間の雰囲気が複数のガス吸引口５９１よりも径方向内方へと侵入することを抑制することができる。また、複数のガス噴射口５８５からラビリンス５７ｂ内へと供給されたシールガスを、径方向外方へとより一層容易に導くことができる。その結果、外部空間の雰囲気がラビリンス５７ｂ内に侵入することを、さらに抑制することができる。ラビリンス５７ｂでは、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の１つの吸引口が、複数のガス吸引口５９１に代えて周状吸引口として設けられてもよい。ラビリンス５７ｂに設けられる周状吸引口は、図９に示すラビリンス５７ａにも設けられてよい。

上述の基板処理装置１は、様々な変更が可能である。

例えば、複数のガス噴射口５８５から噴射されるシールガスの流量が周方向においておよそ均一である場合、第１マニホールド５８２および第２マニホールド５８４のいずれか一方または双方が省略されてもよい。

図３に示すラビリンス５７へのシールガスの供給は、必ずしも、対向部材保持部６１の保持部本体６１１に設けられた複数のガス吸引口５９１（すなわち、周状噴射口）から行われる必要はない。例えば、保持部本体６１１に設けられた非周状の噴射口から、ラビリンス５７へのシールガスの供給が行われてもよい。あるいは、ラビリンス５７よりも径方向内側に設けられた噴射口（例えば、処理液ノズル７１の側面においてラビリンス５７と上下方向のおよそ同じ位置に配置された噴射口）からラビリンス５７の径方向内端に向けてシールガスが噴射されてもよい。図９および図１０に示すラビリンス５７ａ，５７ｂにおいても同様である。

図１０に示すラビリンス５７ｂの径方向外端部におけるガスの吸引は、必ずしも、対向部材保持部６１の保持部本体６１１に設けられた周状吸引口から行われる必要はない。例えば、ラビリンス５７ｂの径方向外端部において保持部本体６１１に設けられた非周状の吸引口から、周囲のガスの吸引が行われてもよい。

図１に示す基板処理装置１では、処理液ノズル７１の側面からの処理雰囲気用ガスの噴射は行われなくてもよい。

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

１ 基板処理装置
５ トッププレート
６ 対向部材移動機構
９ 基板
３１ 基板保持部
３３ 基板回転機構
５１ 対向部材本体
５５ 第１凹凸部
５６ ノズル間隙
５７，５７ａ，５７ｂ ラビリンス
７１ 処理液ノズル
７３ ガス供給部
９０ 処理空間
９１ （基板の）上面
５２１ 対向部材筒部
５２２ 対向部材フランジ部
５５１ （第１凹凸部の）凹部
５５３ 面
５８２ 第１マニホールド
５８４ 第２マニホールド
５８５ ガス噴射口
５９１ ガス吸引口
６１１ 保持部本体
６１３ フランジ支持部
６１５ 第２凹凸部
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ１９ ステップ

Claims (7)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   水平状態で基板を保持する基板保持部と、
   前記基板の上面に対向するとともに中央部に対向部材開口が設けられる対向部材と、
   前記対向部材を保持し、上下方向の第１の位置と前記第１の位置よりも下方の第２の位置との間で前記対向部材を前記基板保持部に対して相対的に移動する対向部材移動機構と、
   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させる基板回転機構と、
   前記対向部材開口を介して前記基板の前記上面に処理液を供給する処理液ノズルと、
   前記対向部材と前記基板との間の空間に処理雰囲気用ガスを供給するガス供給部と、
   を備え、
   前記対向部材が、
   前記基板の前記上面に対向するとともに中央部に前記対向部材開口が設けられる対向部材本体と、
   前記対向部材本体の前記対向部材開口の周囲から上方に突出するとともに前記処理液ノズルが挿入される筒状の対向部材筒部と、
   前記対向部材筒部の上端部から径方向外方に環状に広がるとともに前記対向部材移動機構に保持される対向部材フランジ部と、
   前記対向部材フランジ部の上面において凹部と凸部とが同心円状に交互に配置される第１凹凸部と、
   を備え、
   前記対向部材移動機構が、
   前記対向部材フランジ部の下面と前記上下方向に対向する保持部下部と、
   前記保持部下部に接続され、前記対向部材フランジ部の前記上面と前記上下方向に対向する保持部上部と、
   前記保持部上部の下面において凹部と凸部とが同心円状に交互に配置される第２凹凸部と、
   を備え、
   前記対向部材が前記第１の位置に位置する状態では、前記対向部材フランジ部が前記保持部下部により下側から支持されることにより、前記対向部材が前記対向部材移動機構により保持されて前記基板保持部から上方に離間し、
   前記対向部材が前記第２の位置に位置する状態では、前記対向部材が、前記対向部材移動機構から離間し、前記基板保持部により保持されて前記基板回転機構により前記基板保持部と共に回転可能となり、前記第１凹凸部および前記第２凹凸部の一方の凹部内に他方の凸部が間隙を介して配置されることによりラビリンスが形成され、前記ラビリンスにシールガスが供給されることにより、前記処理液ノズルと前記対向部材筒部との間の空間であるノズル間隙が、前記ラビリンスの径方向外側の空間からシールされ、
   前記対向部材が前記第１の位置に位置する状態では、前記第２凹凸部の凸部の下端が、前記第１凹凸部の凸部の上端よりも上方に位置することを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記保持部上部が、前記ラビリンスの径方向内端と径方向外端との間にて前記ラビリンスに向けて前記シールガスを噴射する周状噴射口を備えることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記シールガスの供給源であるシールガス供給部と前記周状噴射口との間にて、前記シールガス供給部からの前記シールガスを一時的に貯留する環状のマニホールドをさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項２または３に記載の基板処理装置であって、
   前記ラビリンスにおいて前記周状噴射口に対向する面が、径方向外方に向かうに従って下方へと向かう傾斜面であ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、
   前記第１凹凸部が複数の凹部を有し、
   前記複数の凹部のうち最も径方向内側の凹部が、前記対向部材筒部の上部に設けられ、他の凹部よりも前記上下方向の大きさが大きいことを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記保持部上部が、前記ラビリンスの径方向外端部において前記ラビリンス内のガスを吸引する周状吸引口を備えることを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記ガス供給部により、前記処理液ノズルの側面から前記ノズル間隙へと斜め下方に向けて前記処理雰囲気用ガスが噴射されることを特徴とする基板処理装置。

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