JP6523643B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板を処理する技術に関する。

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の基板処理装置では、基板に対する薬液処理、洗浄処理および乾燥処理の一連の処理が行われる際に、基板の上面に遮断部材を近接させて遮断部材と基板との間に空間が形成される。そして、当該空間に薬液および洗浄液を順に供給し、その後、基板を高速回転することにより、上記一連の処理が完了する。当該基板処理装置では、遮断部材と基板との間の空間に窒素ガスが供給されるため、上記一連の処理が低酸素雰囲気において行われる。

特許文献２の基板処理装置においても同様に、基板の上面に雰囲気遮断板が近接した状態で、基板に対する薬液処理、洗浄処理および乾燥処理の一連の処理が行われる。当該基板処理装置では、洗浄処理がある程度進行した後に、雰囲気遮断板と基板との間の空間への窒素ガスの供給が開始される。また、窒素ガスの供給と並行して雰囲気遮断板が基板により近接した位置へと移動し、当該位置にて洗浄処理の続き、および、乾燥処理が行われることにより、窒素ガスの供給量を減らすことができる。

特開平１１−１７６７９５号公報 特開２００４−１５８４８２号公報

ところで、上述の遮断部材は基板に近接しているため、遮断部材の下面に薬液や洗浄液が付着し、乾燥後の基板上に垂れるおそれがある。また、遮断部材の下面に付着した薬液が乾燥し、パーティクルとして基板に付着するおそれもある。さらに、薬液処理の際には、遮断部材と基板との間の空間に生じる薬液雰囲気（すなわち、薬液のミストやヒューム等を含む雰囲気）が、基板の周囲に配置されたカップ部底部の排気口等から排気されるが、遮断部材と基板との間の距離が小さいため、基板周囲から薬液雰囲気を効率良く吸引することが難しい。

一方、薬液処理の際に、遮断部材と基板とを大きく離間させていると、遮断部材と基板との間の空間に滞留する薬液雰囲気の量が多くなる。当該薬液雰囲気は、上述の排気口から排気されることにより、洗浄処理の間にある程度減少するが、洗浄処理後も残留しているため、乾燥処理の際のパーティクルの原因となる可能性がある。しかしながら、洗浄処理の間に薬液雰囲気を完全に除去しようとすると、洗浄処理に要する時間が長くなり、生産効率が低下する。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板上の薬液雰囲気を効率良く除去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、水平状態の基板を保持する基板保持部と、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、前記基板の上面に薬液を供給する薬液供給部と、前記基板の前記上面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、前記基板の前記上面に対向する遮蔽板と、前記遮蔽板を前記基板に対して前記上下方向に相対的に移動する遮蔽板移動機構と、前記遮蔽板に設けられて前記遮蔽板の下面と前記基板の前記上面との間の空間にガスを供給するノズルと、前記基板の周囲を覆うとともに前記基板の上方に位置する上部開口を有し、前記基板からの前記薬液を受けるカップ部と、前記カップ部の内部において前記基板よりも下方に設けられ、周囲のガスを吸引して前記カップ部の外部へと排出する排出ポートと、前記遮蔽板移動機構、前記薬液供給部、前記洗浄液供給部および前記基板回転機構を制御することにより、前記遮蔽板が前記基板に対して前記上下方向の第１相対位置に位置し、かつ、前記カップ部の前記上部開口が前記遮蔽板により閉塞された状態で前記基板の前記上面に前記薬液を供給して薬液処理を行い、前記遮蔽板が前記基板に対して前記第１相対位置よりも近接した第２相対位置に位置した状態で前記基板の前記上面に前記洗浄液を供給して洗浄処理を行い、前記遮蔽板が前記基板に対して前記第２相対位置よりも近接した第３相対位置に位置した状態で前記基板を回転して乾燥処理を行う制御部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記第２相対位置に位置した前記遮蔽板が、前記カップ部の前記上部開口を閉塞する。

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、前記第３相対位置に位置した前記遮蔽板が、前記カップ部の前記上部開口を閉塞する。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記遮蔽板が、前記基板の前記上面を覆う本体部下面を有する遮蔽板本体部と、前記本体部下面の外周縁から下方に広がる内周面を有する遮蔽板外周部とを備える。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の基板処理装置であって、前記遮蔽板外周部の外周面が、前記中心軸を中心として前記上下方向に広がる円筒面であり、前記カップ部の前記上部開口の直径が、前記遮蔽板外周部の前記外周面の直径よりも大きく、前記遮蔽板が、前記第１相対位置、前記第２相対位置および前記第３相対位置のいずれに位置した状態であっても、前記遮蔽板外周部の前記外周面が、前記カップ部の前記上部開口の内周縁と近接して対向することにより、前記カップ部の前記上部開口を閉塞する。

請求項６に記載の発明は、基板を処理する基板処理方法であって、ａ）水平状態の基板の上面に対向する遮蔽板が、前記基板に対して上下方向の第１相対位置に位置した状態で、前記基板の前記上面に薬液を供給して薬液処理を行う工程と、ｂ）前記ａ）工程よりも後に、前記遮蔽板を前記基板に対して前記上下方向に相対的に移動し、前記遮蔽板が前記基板に対して前記第１相対位置よりも近接した第２相対位置に位置した状態で、前記基板の前記上面に洗浄液を供給して洗浄処理を行う工程と、ｃ）前記ｂ）工程よりも後に、前記遮蔽板を前記基板に対して前記上下方向に相対的に移動し、前記遮蔽板が前記基板に対して前記第２相対位置よりも近接した第３相対位置に位置した状態で、前記基板を回転して乾燥処理を行う工程とを備え、前記遮蔽板の下面と前記基板の前記上面との間の空間にガスが供給され、前記基板の周囲を覆うとともに前記基板の上方に位置する上部開口を有するカップ部が、前記基板からの前記薬液を受け、前記カップ部の内部において前記基板よりも下方に設けられる排出ポートが、周囲のガスを吸引して前記カップ部の外部へと排出し、前記ａ）工程において、前記第１相対位置に位置した前記遮蔽板が、前記カップ部の前記上部開口を閉塞する。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基板処理方法であって、前記ｂ）工程において、前記第２相対位置に位置した前記遮蔽板が、前記カップ部の前記上部開口を閉塞する。

本発明では、基板上の薬液雰囲気を効率良く除去することができる。

第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。 気液供給部および気液排出部を示すブロック図である。 基板の処理の流れを示す図である。 基板処理装置を示す図である。 基板処理装置を示す図である。 第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。 第３の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。 基板処理装置を示す図である。 基板処理装置を示す図である。

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の構成を示す図である。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。図１では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて示す。

基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板回転機構３５と、カップ部４１と、カップ部移動機構４３と、トッププレート５１と、遮蔽板移動機構５３と、遮蔽板回転機構５５と、ハウジング１１と、制御部７１とを備える。なお、後述する図４ないし図９では、制御部７１の図示を省略する。ハウジング１１は、基板保持部３１、カップ部４１およびトッププレート５１等を収容する。図１では、ハウジング１１を破線にて示す。ハウジング１１の上部には、ハウジング１１の内部空間に窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスを供給するガス供給部（図示省略）が設けられる。これにより、ハウジング１１の内部空間に、下方に向かう不活性ガスのダウンフローが形成される。

基板保持部３１は、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。基板保持部３１は、基板９の下方に配置され、水平状態の基板９の外縁部を保持する。基板回転機構３５は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３５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４１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４１は、基板９および基板保持部３１の周囲を全周に亘って覆い、基板９から周囲に向かって飛散する薬液等を受ける。カップ部４１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円形の上部開口４１１を有する。図１に示す状態では、カップ部４１の上部開口４１１は、基板９の上方に位置する。上部開口４１１の直径は、基板９の直径および基板保持部３１の直径よりも大きい。カップ部移動機構４３は、カップ部４１の径方向外側に配置される。カップ部移動機構４３は、カップ部４１を上下方向に移動する。

カップ部４１の底部には、排出ポート１９１が設けられる。排出ポート１９１は、カップ部４１の内部において基板９よりも下方に設けられる。排出ポート１９１により、カップ部４１にて受けられた薬液等がカップ部４１およびハウジング１１の外部へと排出される。また、排出ポート１９１により、カップ部４１内において周囲のガスが吸引され、カップ部４１およびハウジング１１の外部へと排出される。

トッププレート５１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部材である。トッププレート５１は、基板９の上面９１に対向し、基板９の上方を遮蔽する遮蔽板である。トッププレート５１の直径は、カップ部４１の上部開口４１１の直径よりも僅かに小さい。トッププレート５１の直径は、基板９の直径よりも大きく、トッププレート５１の外周縁は、基板９の外周縁よりも全周に亘って径方向外側に位置する。トッププレート５１の中央部には、基板９の上面９１の中央部に向かって薬液等を供給する上部中央ノズル１８１が設けられる。

遮蔽板移動機構５３は、ハウジング１１の上側に設けられ、トッププレート５１を上下方向に移動する。遮蔽板回転機構５５は、ハウジング１１の上側に設けられ、トッププレート５１を中心軸Ｊ１を中心として回転する。遮蔽板回転機構５５の回転軸５５１内には、上述の上部中央ノズル１８１が配置される。

図２は、基板処理装置１が備える気液供給部１８および気液排出部１９を示すブロック図である。気液供給部１８は、処理液供給部８１１と、ガス供給部８１２とを備える。処理液供給部８１１は、上部中央ノズル１８１と、薬液供給部８１３と、洗浄液供給部８１４とを備える。薬液供給部８１３および洗浄液供給部８１４は、それぞれバルブを介して上部中央ノズル１８１に接続される。ガス供給部８１２は、上部中央ノズル１８１と、不活性ガス供給部８１６とを備える。不活性ガス供給部８１６は、バルブを介して上部中央ノズル１８１に接続される。

上部中央ノズル１８１の下端の中央部には、基板９の上面９１に向けて処理液を供給する処理液吐出口１８３が設けられる。薬液供給部８１３から送出された薬液は、処理液吐出口１８３から基板９の上面９１に供給される。洗浄液供給部８１４から送出された洗浄液も、処理液吐出口１８３から基板９の上面９１に供給される。また、上部中央ノズル１８１の下端において、処理液吐出口１８３の周囲には、略環状のガス噴出口１８５が設けられる。不活性ガス供給部８１６から送出された不活性ガスは、ガス噴出口１８５からトッププレート５１の下方の空間（すなわち、トッププレート５１の下面５１３と基板９の上面９１との間の空間）に向けて供給される。上部中央ノズル１８１の下端は、上下方向において、トッププレート５１の下面５１３とおよそ同じ位置に配置される。

気液排出部１９は、排出ポート１９１と、気液分離部１９３と、排気部１９４と、薬液回収部１９５と、排液部１９６とを備える。排出ポート１９１は、気液分離部１９３に接続される。気液分離部１９３は、排気部１９４、薬液回収部１９５および排液部１９６にそれぞれバルブを介して接続される。気液供給部１８および気液排出部１９の各構成は、制御部７１により制御される。基板回転機構３５、カップ部移動機構４３、遮蔽板移動機構５３および遮蔽板回転機構５５（図１参照）等の機構も制御部７１により制御される。

薬液供給部８１３から上部中央ノズル１８１を介して基板９上に供給される薬液は、例えば、ポリマー除去液、あるいは、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。洗浄液供給部８１４から上部中央ノズル１８１を介して基板９上に供給される洗浄液は、例えば、純水（ＤＩＷ：deionized water）である。処理液供給部８１１は、上記薬液および洗浄液以外の処理液を供給する他の供給部を備えていてもよい。不活性ガス供給部８１６から供給されるガスは、例えば、窒素ガスである。ガス供給部８１２は、窒素ガス以外の不活性ガス、または、不活性ガス以外のガスを供給する他の供給部を備えていてもよい。

図３は、基板処理装置１における基板９の処理の流れを示す図である。基板処理装置１では、まず、カップ部移動機構４３によりカップ部４１が下降し、カップ部４１の上部開口４１１が基板保持部３１よりも下方に位置する。また、遮蔽板移動機構５３によりトッププレート５１が上昇し、基板保持部３１から大きく離間する。そして、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。

基板９が保持されると、制御部７１によりカップ部移動機構４３が制御されることによりカップ部４１が上昇し、図１に示す位置に位置する。また、制御部７１により遮蔽板移動機構５３が制御されることによりトッププレート５１が下降し、図１に示す位置に位置する。以下の説明では、図１に示す基板処理装置１の状態を「第１処理状態」という。また、図１に示すトッププレート５１およびカップ部４１の基板９に対する上下方向の相対位置をそれぞれ「第１相対位置」という。第１相対位置に位置するトッププレート５１の下面５１３と基板９の上面９１との間の上下方向の距離は、例えば、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。図１に示す例では、当該距離は約１０ｍｍである。

第１相対位置に位置するトッププレート５１と、第１相対位置に位置するカップ部４１の上部開口４１１とは、上下方向においておよそ同じ位置に位置する。トッププレート５１の外周縁とカップ部４１の上部開口４１１の内周縁とは、僅かな間隙を介して近接し、径方向に対向する。これにより、第１処理状態の基板処理装置１では、第１相対位置に位置するトッププレート５１により、カップ部４１の上部開口４１１が閉塞される。トッププレート５１によるカップ部４１の上部開口４１１の閉塞は、上部開口４１１を完全に密閉するものではなく、僅かな間隙の存在を許容する閉塞である。トッププレート１２３によりカップ部４１の上部開口４１１が閉塞された状態では、トッププレート５１の外周縁とカップ部４１の上部開口４１１の内周縁との間の径方向の距離は、２ｍｍ以下である。これにより、カップ部４１の外部のガスが上部開口４１１からカップ部４１の内部に流入することが、実質的に防止される。

第１処理状態の基板処理装置１では、上部中央ノズル１８１を介して、基板９とトッププレート５１との間の空間に対する不活性ガスの供給が開始される。上部中央ノズル１８１からの不活性ガスの供給は、基板９に対する一連の処理（すなわち、後述する薬液処理、洗浄処理および乾燥処理）が終了するまで継続される。これにより、基板９の上方の空間が低酸素雰囲気となる。また、排出ポート１９１を介したカップ部４１内のガスの排出も、基板９に対する一連の処理が終了するまで継続される。

続いて、制御部７１により基板回転機構３５が制御されることにより、基板９の回転が開始される。そして、制御部７１により薬液供給部８１３が制御されることにより、上部中央ノズル１８１を介して、回転中の基板９の上面９１に薬液が供給される。回転する基板９の中央部に供給された薬液は、遠心力により上面９１上を径方向外方へと移動し、基板９の外縁からカップ部４１へと飛散する。カップ部４１により受けられた薬液は、カップ部４１の底部に設けられた排出ポート１９１を介してカップ部４１およびハウジング１１の外部へと排出され、薬液回収部１９５（図２参照）により回収される。

基板処理装置１では、基板９の上面９１に所定の時間だけ薬液が供給されることにより、基板９の上面９１に対する薬液処理が行われる（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の薬液処理は、トッププレート５１およびカップ部４１が第１相対位置に位置した状態（すなわち、第１処理状態）で行われる。上述のように、第１相対位置に位置するトッププレート５１の下面５１３と基板９の上面９１との間の上下方向の距離は１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。このため、基板９に対する薬液処理の際に、トッププレート５１の下面５１３に薬液が付着することを防止することができるとともに、基板９の上方の空間を低酸素雰囲気に維持することができる。基板９に対する薬液処理が終了すると、薬液供給部８１３からの薬液の供給が停止される。

次に、制御部７１によりカップ部移動機構４３が制御されることによりカップ部４１が下降し、図４に示す位置に位置する。また、制御部７１により遮蔽板移動機構５３が制御されることによりトッププレート５１が下降し、図４に示す位置に位置する。換言すれば、トッププレート５１およびカップ部４１が基板９に対して上下方向に相対的に移動する（ステップＳ１２）。以下の説明では、図４に示す基板処理装置１の状態を「第２処理状態」という。また、図４に示すトッププレート５１およびカップ部４１の基板９に対する上下方向の相対位置をそれぞれ「第２相対位置」という。

第２相対位置に位置するトッププレート５１は、第１相対位置よりも基板９に対して近接する。第２相対位置に位置するトッププレート５１は、第１相対位置に位置する場合と同様に、基板９の上面９１に対向し、基板９の上方を遮蔽する。第２相対位置に位置するカップ部４１は、第１相対位置に位置する場合と同様に、基板９および基板保持部３１の周囲を全周に亘って覆う。

トッププレート５１が第１相対位置から第２相対位置へと移動することにより、トッププレート５１と基板９との間の空間に存在する薬液雰囲気（すなわち、薬液のミストやヒューム等を含む雰囲気）が、基板９の周囲へと押し出され、排出ポート１９１を介してカップ部４１の外部へと排出される。第２相対位置に位置するトッププレート５１の下面５１３と基板９の上面９１との間の上下方向の距離は、例えば、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。図４に示す例では、当該距離は約５ｍｍである。

第２相対位置に位置するトッププレート５１と、第２相対位置に位置するカップ部４１の上部開口４１１とは、上下方向においておよそ同じ位置に位置する。トッププレート５１の外周縁とカップ部４１の上部開口４１１の内周縁とは、僅かな間隙を介して近接し、径方向に対向する。これにより、第２処理状態の基板処理装置１では、第２相対位置に位置するトッププレート５１により、カップ部４１の上部開口４１１が閉塞される。

トッププレート５１が第２相対位置に位置すると、制御部７１により洗浄液供給部８１４（図２参照）が制御されることにより、上部中央ノズル１８１を介して、回転中の基板９の上面９１に洗浄液が供給される。回転する基板９の中央部に供給された洗浄液は、遠心力により上面９１上を径方向外方へと移動し、基板９の外縁からカップ部４１へと飛散する。カップ部４１により受けられた洗浄液は、カップ部４１の底部に設けられた排出ポート１９１を介してカップ部４１およびハウジング１１の外部へと排出され、排液部１９６（図２参照）により廃棄される。

基板処理装置１では、基板９の上面９１に所定の時間だけ洗浄液が供給されることにより、基板９の上面９１に対する洗浄処理が行われる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の洗浄処理は、トッププレート５１およびカップ部４１が第２相対位置に位置した状態（すなわち、第２処理状態）で行われる。洗浄処理が行われる間、基板９と第２相対位置に位置するトッププレート５１との間の空間に存在する薬液雰囲気は、排出ポート１９１を介して吸引されることにより基板９の周囲へと移動し、排出ポート１９１を介してカップ部４１の外部へと排出される。

上述のように、第２相対位置に位置するトッププレート５１の下面５１３と基板９の上面９１との間の上下方向の距離は３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。このため、基板９に対する洗浄処理の際に、トッププレート５１の下面５１３に洗浄液が付着することを抑制することができるとともに、基板９の上方の空間を低酸素雰囲気に維持することができる。また、基板９とトッププレート５１との間の空間から、薬液雰囲気が効率良く除去される。基板９に対する洗浄処理が終了すると、洗浄液供給部８１４からの洗浄液の供給が停止される。

続いて、制御部７１によりカップ部移動機構４３が制御されることによりカップ部４１が下降し、図５に示す位置に位置する。また、制御部７１により遮蔽板移動機構５３が制御されることによりトッププレート５１が下降し、図５に示す位置に位置する。換言すれば、トッププレート５１およびカップ部４１が基板９に対して上下方向に相対的に移動する（ステップＳ１４）。以下の説明では、図５に示す基板処理装置１の状態を「第３処理状態」という。また、図５に示すトッププレート５１およびカップ部４１の基板９に対する上下方向の相対位置をそれぞれ「第３相対位置」という。

第３相対位置に位置するトッププレート５１は、第１相対位置および第２相対位置よりも基板９に対して近接する。第３相対位置に位置するトッププレート５１は、第１相対位置に位置する場合と同様に、基板９の上面９１に対向し、基板９の上方を遮蔽する。第３相対位置に位置するカップ部４１は、第１相対位置に位置する場合と同様に、基板９および基板保持部３１の周囲を全周に亘って覆う。第３相対位置に位置するトッププレート５１の下面５１３と基板９の上面９１との間の上下方向の距離は、例えば、１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。図５に示す例では、当該距離は約２．５ｍｍである。

第３相対位置に位置するトッププレート５１と、第３相対位置に位置するカップ部４１の上部開口４１１とは、上下方向においておよそ同じ位置に位置する。トッププレート５１の外周縁とカップ部４１の上部開口４１１の内周縁とは、僅かな間隙を介して近接し、径方向に対向する。これにより、第３処理状態の基板処理装置１では、第３相対位置に位置するトッププレート５１により、カップ部４１の上部開口４１１が閉塞される。

トッププレート５１が第３相対位置に位置すると、制御部７１により基板回転機構３５が制御されることにより、基板９の回転速度が増大する。基板９が比較的高速にて回転することにより、基板９の上面９１上の洗浄液が径方向外方へと移動し、基板９の外縁から周囲へと飛散する。その結果、基板９上の洗浄液が除去される（ステップＳ１５）。以下、ステップＳ１５の処理を「乾燥処理」という。基板９から飛散してカップ部４１により受けられた洗浄液は、排出ポート１９１を介してカップ部４１およびハウジング１１の外部へと排出され、排液部１９６（図２参照）により廃棄される。

ステップＳ１５の乾燥処理の際には、制御部７１により遮蔽板回転機構５５が制御されることにより、トッププレート５１が、基板９と同じ回転方向に基板９の回転速度とおよそ等しい回転速度にて回転する。基板９の上面９１に近接した第３相対位置にトッププレート５１が配置されることにより、基板９から飛散した洗浄液等が、カップ部４１等にて跳ね返って基板９の上面９１に再付着することを抑制（または防止）することができる。また、トッププレート５１が回転することにより、トッププレート５１に洗浄液等が付着している場合であっても、当該洗浄液等をトッププレート５１の周囲へと飛散させ、トッププレート５１上から除去することができる。

基板処理装置１では、上述のように、ステップＳ１５の乾燥処理の際にも、上部中央ノズル１８１のガス噴出口１８５（図２参照）を介して、トッププレート５１の下面５１３と基板９の上面９１との間の空間に不活性ガスが供給される。これにより、基板９とトッププレート５１との間の空間から、より一層速やかに洗浄液等を排出することができ、基板９の乾燥を促進することができる。

基板９の乾燥処理が終了すると、基板９およびトッププレート５１の回転が停止され、上部中央ノズル１８１からの不活性ガスの供給も停止される。そして、カップ部移動機構４３によりカップ部４１が下降し、カップ部４１の上部開口４１１が基板９および基板保持部３１よりも下方に位置する。また、遮蔽板移動機構５３によりトッププレート５１が上昇し、基板９および基板保持部３１から大きく離間する。その後、基板９がハウジング１１外へと搬出される。基板処理装置１では、複数の基板９に対して順次、上述のステップＳ１１〜Ｓ１５が行われる。

以上に説明したように、基板処理装置１では、制御部７１により遮蔽板移動機構５３、薬液供給部８１３、洗浄液供給部８１４および基板回転機構３５が制御されることにより、まず、トッププレート５１が基板９に対して上下方向の第１相対位置に位置した状態で、基板９の上面９１に薬液が供給されて薬液処理が行われる。第１相対位置に位置するトッププレート５１は基板９と比較的大きく離れているため、基板９上に供給された薬液がトッププレート５１の下面５１３等に付着することを防止することができる。

続いて、トッププレート５１が下降し、基板９に対して第１相対位置よりも近接した第２相対位置に位置する。これにより、薬液処理の際にトッププレート５１と基板９との間の空間に生じた薬液雰囲気が、基板９の周囲へと押し出され、排出ポート１９１を介してカップ部４１の外部へと排出される。その結果、基板９の上方に存在する薬液雰囲気を減少させることができる。

次に、トッププレート５１が基板９に対して第２相対位置に位置した状態で、基板９の上面９１に洗浄液が供給されて洗浄処理が行われる。第２相対位置に位置するトッププレート５１は基板９と適度に離れているため、トッププレート５１と基板９とが非常に近接している状態（例えば、トッププレート５１が第３相対位置に位置した状態）に比べて、トッププレート５１と基板９との間の空間に存在する薬液雰囲気を、基板９の周囲から効率良く吸引することができ、排出ポート１９１を介してカップ部４１の外部へと排出することができる。その結果、所定の時間だけ行われる洗浄処理の間に、基板９上の薬液雰囲気を効率良く除去することができる。

基板処理装置１では、さらに、トッププレート５１が下降し、基板９に対して第２相対位置よりも近接した第３相対位置に位置する。そして、基板９が比較的高速にて回転して基板９の乾燥処理が行われる。上述のように、トッププレート５１と基板９との間の空間に生じた薬液雰囲気は、トッププレート５１が第３相対位置に位置するよりも前に、当該空間から効率良く除去されるため、乾燥処理の際に、基板９上の薬液雰囲気に起因するパーティクルの発生を抑制（または、防止）することができる。

基板処理装置１では、トッププレート５１が、洗浄処理が行われるよりも前に第１相対位置から第２相対位置へと移動し、洗浄処理が終了するまで、トッププレート５１の位置が第２相対位置にて維持される。これにより、洗浄処理が行われている間、基板９上の薬液雰囲気を常に効率良く除去することができる。したがって、乾燥処理の際に、基板９上の薬液雰囲気に起因するパーティクルの発生を、より一層抑制（または、防止）することができる。

基板処理装置１では、基板９に対する薬液処理、洗浄処理および乾燥処理の一連の処理が行われる間、上部中央ノズル１８１からトッププレート５１と基板９との間の空間に不活性ガスが継続的に供給される。これにより、当該一連の処理を、低酸素雰囲気にて行うことができる。また、基板９に対する洗浄処理の間、上部中央ノズル１８１から不活性ガスが供給されることにより、トッププレート５１と基板９との間の空間から薬液雰囲気をより一層効率良く除去することができる。さらに、基板９に対する乾燥処理の間、上部中央ノズル１８１から不活性ガスが供給されることにより、基板９を効率良く乾燥させることができる。

上述のように、基板処理装置１では、基板９に対する洗浄処理の際に、第２相対位置に位置したトッププレート５１によりカップ部４１の上部開口４１１が閉塞された状態で、排出ポート１９１を介したガスの吸引が行われる。これにより、トッププレート５１と基板９との間の薬液雰囲気が、カップ部４１の上部開口４１１が開放された状態（例えば、トッププレート５１がカップ部４１の上部開口４１１から上下方向に大きく離間し、トッププレート５１と上部開口４１１との間に比較的大きな間隙が存在する状態）に比べて、基板９の周囲から効率良く吸引される。その結果、基板９に対する洗浄処理の際に、基板９上の薬液雰囲気をさらに効率良く除去することができる。

基板処理装置１では、基板９に対する薬液処理が、第１相対位置に位置したトッププレート５１によりカップ部４１の上部開口４１１が閉塞された状態で行われる。これにより、トッププレート５１と基板９との間の薬液雰囲気が、カップ部４１の上部開口４１１が開放された状態に比べて、基板９の周囲から効率良く吸引される。その結果、薬液処理終了時における基板９上の薬液雰囲気の濃度を低減することができ、基板９に対する洗浄処理の際に、基板９上の薬液雰囲気をより一層効率良く除去することができる。また、カップ部４１の上部開口４１１が閉塞されることにより、基板９の上方に生じた薬液雰囲気が、上部開口４１１を介してカップ部４１の外部へと拡散することを抑制（または、防止）することができる。その結果、カップ部４１の外部におけるパーティクルの発生を抑制（または、防止）することができる。

基板処理装置１では、基板９に対する乾燥処理が、第３相対位置に位置したトッププレート５１によりカップ部４１の上部開口４１１が閉塞された状態で行われる。これにより、トッププレート５１と基板９との間のガスを基板９の周囲から吸引する際の吸引効率が、カップ部４１の上部開口４１１が開放された状態に比べて向上する。その結果、基板９を効率良く乾燥することができる。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置１ａの構成を示す図である。図６に示すように、基板処理装置１ａは、図１に示すトッププレート５１に代えて、トッププレート５１とは構造が異なるトッププレート５１ａを備える点を除き、図１に示す基板処理装置１とおよそ同様の構造を有する。以下の説明では、基板処理装置１の各構成と対応する基板処理装置１ａの構成に同符号を付す。

図６に示すように、トッププレート５１ａは、遮蔽板本体部であるプレート本体部５１１と、遮蔽板外周部であるプレート外周部５１２とを備える。プレート本体部５１１とプレート外周部５１２とは一繋がりの部材である。プレート本体部５１１は、中心軸Ｊ１に略垂直な略円板状の部材であり、基板９の上方にて基板９に対向する。プレート本体部５１１の形状および大きさは、図１に示すトッププレート５１とおよそ同じである。プレート本体部５１１は、基板９の上面９１を覆う本体部下面５１６を有する。プレート本体部５１１の本体部下面５１６の直径は、基板９の直径よりも大きく、プレート本体部５１１の本体部下面５１６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。

プレート外周部５１２は、プレート本体部５１１の外周部から下方に向かって広がる環状の部材である。図６に示す例では、プレート外周部５１２は、プレート本体部５１１の外周部から、径方向外方かつ下方に向かって広がる板状の傾斜部である。プレート外周部５１２は、内周面５１４と、外周面５１５とを有する。プレート外周部５１２の内周面５１４は、プレート本体部５１１の本体部下面５１６の外周縁から径方向外方かつ下方に広がる。カップ部４１の上部開口４１１の直径は、プレート外周部５１２の下端縁の直径よりも僅かに大きい。

基板処理装置１ａにおける基板９の処理の流れは、図１に示す基板処理装置１における基板９の処理の流れ（図３参照）と同様である。基板処理装置１ａでは、基板処理装置１と同様に、洗浄処理の間に基板９上の薬液雰囲気を効率良く除去することができる。ステップＳ１２では、上記と同様に、トッププレート５１ａが、遮蔽板移動機構５３により第１相対位置から図６に示す第２相対位置へと下降して基板９に近づく。これにより、ステップＳ１１の薬液処理の際にトッププレート５１ａと基板９との間の空間に生じた薬液雰囲気が、基板９の周囲へと押し出され、排出ポート１９１を介してカップ部４１の外部へと排出される。その結果、基板９の上方に存在する薬液雰囲気を減少させることができる。

上述のように、トッププレート５１ａでは、プレート本体部５１１の周囲にプレート外周部５１２が設けられ、プレート外周部５１２の内周面５１４が、プレート本体部５１１の本体部下面５１６の外周縁から下方に広がる。これにより、ステップＳ１２においてトッププレート５１ａが下降する際に、基板９上から周囲へと押し出された薬液雰囲気が、プレート外周部５１２の内周面５１４に沿って下方へと導かれる。換言すれば、基板９上から周囲へと押し出された薬液雰囲気が、プレート外周部５１２の内周面５１４により、カップ部４１の底部に配置された排出ポート１９１へと案内される。これにより、基板９上から周囲へと押し出された薬液雰囲気を、さらに効率良くカップ部４１の外部へと排出することができる。その結果、基板９の上方に存在する薬液雰囲気をより一層減少させることができる。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置１ｂの構成を示す図である。図７に示すように、基板処理装置１ｂは、図１に示すトッププレート５１に代えて、トッププレート５１とは構造が異なるトッププレート５１ｂを備える点、および、カップ部移動機構４３が省略される点を除き、図１に示す基板処理装置１とおよそ同様の構造を有する。以下の説明では、基板処理装置１の各構成と対応する基板処理装置１ｂの構成に同符号を付す。

図７に示すように、トッププレート５１ｂは、遮蔽板本体部であるプレート本体部５１１ｂと、遮蔽板外周部であるプレート外周部５１２ｂとを備える。プレート本体部５１１ｂとプレート外周部５１２ｂとは一繋がりの部材である。プレート本体部５１１ｂは、中心軸Ｊ１に略垂直な略円板状の部材であり、基板９の上方にて基板９に対向する。プレート本体部５１１ｂの直径は、上述のトッププレート５１およびプレート本体部５１１の直径よりも大きい。

プレート外周部５１２ｂは、プレート本体部５１１ｂの外周部から下方に向かって広がる環状の部材である。図７に示す例では、プレート外周部５１２ｂは、プレート本体部５１１ｂの外周縁から下方に広がる略円筒状の部材である。プレート外周部５１２ｂは、内周面５１４と、外周面５１５とを有する。プレート外周部５１２ｂの内周面５１４および外周面５１５は、中心軸Ｊ１を中心として上下方向に広がる略円筒面である。プレート外周部５１２ｂの内周面５１４は、プレート本体部５１１ｂの本体部下面５１６の外周縁から下方に広がる。プレート外周部５１２ｂの内周面５１４の直径は、基板９の直径よりも大きく、プレート外周部５１２ｂの内周面５１４の下端縁は、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。カップ部４１の上部開口４１１の直径は、プレート外周部５１２ｂの外周面５１５の直径よりも僅かに大きい。

基板処理装置１ｂにおける基板９の処理の流れは、図１に示す基板処理装置１における基板９の処理の流れとおよそ同様である。基板処理装置１ｂでは、基板処理装置１と同様に、トッププレート５１ｂが図７に示す第１相対位置に位置した状態で、基板９の上面９１に薬液が供給されて薬液処理が行われる（図３：ステップＳ１１）。トッププレート５１ｂが第１相対位置に位置した状態では、プレート外周部５１２ｂの外周面５１５の下端部が、カップ部４１の上部開口４１１の内周縁と僅かな間隙を介して近接し、径方向に対向する。これにより、カップ部４１の上部開口４１１がトッププレート５１ｂにより閉塞される。

薬液処理が終了すると、遮蔽板移動機構５３によりトッププレート５１ｂが下降し、図８に示すように、第１相対位置よりも基板９に近接した第２相対位置に位置する（ステップＳ１２）。このとき、カップ部４１は上下方向に移動しない。そして、トッププレート５１ｂが第２相対位置に位置した状態で、基板９の上面９１に洗浄液が供給されて洗浄処理が行われる（ステップＳ１３）。トッププレート５１ｂが第２相対位置に位置した状態では、プレート外周部５１２ｂの外周面５１５の上下方向における中央部が、カップ部４１の上部開口４１１の内周縁と僅かな間隙を介して近接し、径方向に対向する。これにより、カップ部４１の上部開口４１１がトッププレート５１ｂにより閉塞される。

洗浄処理が終了すると、トッププレート５１ｂが下降し、図９に示すように、第２相対位置よりも基板９に近接した第３相対位置に位置する（ステップＳ１４）。このとき、カップ部４１は上下方向に移動しない。そして、トッププレート５１ｂが第３相対位置に位置した状態で、基板９が比較的高速にて回転されて乾燥処理が行われる（ステップＳ１５）。トッププレート５１ｂが第３相対位置に位置した状態では、プレート外周部５１２ｂの外周面５１５の上端部が、カップ部４１の上部開口４１１の内周縁と僅かな間隙を介して近接し、径方向に対向する。これにより、カップ部４１の上部開口４１１がトッププレート５１ｂにより閉塞される。

基板処理装置１ｂでは、上述のステップＳ１１〜Ｓ１５が行われることにより、図１に示す基板処理装置１と同様に、洗浄処理の間に基板９上の薬液雰囲気を効率良く除去することができる。また、トッププレート５１ｂにプレート外周部５１２ｂが設けられることにより、図６に示す基板処理装置１ａと同様に、ステップＳ１２においてトッププレート５１ｂが図８に示す第２相対位置へと下降する際に、基板９上から周囲へと押し出された薬液雰囲気が、プレート外周部５１２ｂの内周面５１４により、カップ部４１の底部に配置された排出ポート１９１へと案内される。これにより、基板９上から周囲へと押し出された薬液雰囲気を、さらに効率良くカップ部４１の外部へと排出することができる。その結果、基板９の上方に存在する薬液雰囲気をより一層減少させることができる。

上述のように、基板処理装置１ｂでは、トッププレート５１ｂが、第１相対位置、第２相対位置および第３相対位置のいずれに位置した状態であっても、プレート外周部５１２ｂの外周面５１５が、カップ部４１の上部開口４１１の内周縁と近接して対向する。これにより、カップ部４１を上下方向に移動することなく、トッププレート５１ｂによりカップ部４１の上部開口４１１が閉塞される。このように、基板処理装置１ｂでは、薬液処理、洗浄処理および乾燥処理のいずれの処理状態においても、簡単な構造でカップ部４１の上部開口４１１を閉塞することができる。

上記基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、様々な変更が可能である。

例えば、基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、遮蔽板移動機構５３は、トッププレート５１を基板９および基板保持部３１に対して上下方向に相対的に移動する機構であればよい。基板処理装置１，１ａでは、カップ部移動機構４３は、カップ部４１を基板９および基板保持部３１に対して上下方向に相対的に移動する機構であればよい。例えば、基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、トッププレート５１，５１ａ，５１ｂおよびカップ部４１の上下方向の位置が固定され、基板９を基板保持部３１と共に上下方向に移動する基板移動機構が設けられてもよい。当該基板移動機構により基板９が上下方向に移動することにより、トッププレート５１，５１ａ，５１ｂの基板９に対する相対位置が、上述の第１相対位置、第２相対位置および第３相対位置とされてもよい。この場合、当該基板移動機構が、トッププレート５１，５１ａ，５１ｂを基板９に対して上下方向に相対的に移動する遮蔽板移動機構である。

基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、第２相対位置および第３相対位置のいずれかの位置、または、全ての位置において、トッププレート５１，５１ａ，５１ｂがカップ部４１の上部開口４１１よりも上方または下方に位置し、上部開口４１１が閉塞されることなく開放されていてもよい。本発明に関連する技術では、第１相対位置においても、トッププレート５１，５１ａ，５１ｂがカップ部４１の上部開口４１１よりも上方または下方に位置し、上部開口４１１が閉塞されることなく開放されていてもよい。

本発明に関連する技術では、基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、カップ部４１が省略されてもよい。この場合、排出ポート１９１は、ハウジング１１内において、基板９よりも下方に設けられる。基板処理装置１ａ，１ｂでは、ステップＳ１２においてトッププレート５１ａ，５１ｂが下降する際に、基板９上から周囲へと押し出された薬液雰囲気が、プレート外周部５１２，５１２ｂの内周面５１４により基板９の下方に配置された排出ポート１９１へと案内される。これにより、基板９上から周囲へと押し出された薬液雰囲気を効率良く排出することができ、その結果、基板９の上方に存在する薬液雰囲気を減少させることができる。

基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、カップ部４１は、同心円状に配置された複数のカップを備えていてもよい。この場合、基板９上に供給される処理液の種類が切り替えられる際に（例えば、薬液から洗浄液に切り替えられる際に）、基板９からの処理液を受けるカップも切り替えられることが好ましい。これにより、複数の処理液を容易に分別して回収または廃棄することができる。

基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、基板保持部３１の中央部に下部ノズルが設けられ、基板９の上面９１に対する薬液処理と並行して基板９の下面に薬液が供給され、基板９の上面９１に対する洗浄処理と並行して基板９の下面に洗浄液が供給されてもよい。

ステップＳ１１の薬液処理は、ポリマー除去やエッチングに限らず、塩酸やフッ酸等の様々な処理液を用いた様々な処理であってよい。基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、トッププレート５１，５１ａ，５１ｂを利用して、低酸素環境下で行うことが望ましい様々な処理を行うことができる。上部中央ノズル１８１から供給される不活性ガスは、窒素ガスには限定されず、アルゴン等の他の不活性ガスであってもよい。また、上部中央ノズル１８１から供給されるガスは、基板９上を所望のガス雰囲気とするためのガス、例えば、ガス組成比が管理された混合ガス（すなわち、複数種類のガスが混合されたもの）であってもよい。基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、半導体基板以外の様々な基板に対する処理が行われてもよい。本発明に関連する技術では、基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、上部中央ノズル１８１からのガスの供給は必ずしも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。

１，１ａ，１ｂ 基板処理装置
９ 基板
３１ 基板保持部
３５ 基板回転機構
４１ カップ部
５１，５１ａ，５１ｂ トッププレート
５３ 遮蔽板移動機構
５５ 遮蔽板回転機構
７１ 制御部
９１ 上面
１９１ 排出ポート
４１１ 上部開口
５１１，５１１ｂ プレート本体部
５１２，５１２ｂ プレート外周部
５１４ （プレート外周部の）内周面
５１５ （プレート外周部の）外周面
５１６ 本体部下面
８１３ 薬液供給部
８１４ 洗浄液供給部
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ１５ ステップ

Claims (7)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   水平状態の基板を保持する基板保持部と、
   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、
   前記基板の上面に薬液を供給する薬液供給部と、
   前記基板の前記上面に洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
   前記基板の前記上面に対向する遮蔽板と、
   前記遮蔽板を前記基板に対して前記上下方向に相対的に移動する遮蔽板移動機構と、
   前記遮蔽板に設けられて前記遮蔽板の下面と前記基板の前記上面との間の空間にガスを供給するノズルと、
   前記基板の周囲を覆うとともに前記基板の上方に位置する上部開口を有し、前記基板からの前記薬液を受けるカップ部と、
   前記カップ部の内部において前記基板よりも下方に設けられ、周囲のガスを吸引して前記カップ部の外部へと排出する排出ポートと、
   前記遮蔽板移動機構、前記薬液供給部、前記洗浄液供給部および前記基板回転機構を制御することにより、前記遮蔽板が前記基板に対して前記上下方向の第１相対位置に位置し、かつ、前記カップ部の前記上部開口が前記遮蔽板により閉塞された状態で前記基板の前記上面に前記薬液を供給して薬液処理を行い、前記遮蔽板が前記基板に対して前記第１相対位置よりも近接した第２相対位置に位置した状態で前記基板の前記上面に前記洗浄液を供給して洗浄処理を行い、前記遮蔽板が前記基板に対して前記第２相対位置よりも近接した第３相対位置に位置した状態で前記基板を回転して乾燥処理を行う制御部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記第２相対位置に位置した前記遮蔽板が、前記カップ部の前記上部開口を閉塞す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、
   前記第３相対位置に位置した前記遮蔽板が、前記カップ部の前記上部開口を閉塞することを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記遮蔽板が、
   前記基板の前記上面を覆う本体部下面を有する遮蔽板本体部と、
   前記本体部下面の外周縁から下方に広がる内周面を有する遮蔽板外周部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項４に記載の基板処理装置であって、
   前記遮蔽板外周部の外周面が、前記中心軸を中心として前記上下方向に広がる円筒面であり、
   前記カップ部の前記上部開口の直径が、前記遮蔽板外周部の前記外周面の直径よりも大きく、
   前記遮蔽板が、前記第１相対位置、前記第２相対位置および前記第３相対位置のいずれに位置した状態であっても、前記遮蔽板外周部の前記外周面が、前記カップ部の前記上部開口の内周縁と近接して対向することにより、前記カップ部の前記上部開口を閉塞することを特徴とする基板処理装置。
6. 基板を処理する基板処理方法であって、
   ａ）水平状態の基板の上面に対向する遮蔽板が、前記基板に対して上下方向の第１相対位置に位置した状態で、前記基板の前記上面に薬液を供給して薬液処理を行う工程と、
   ｂ）前記ａ）工程よりも後に、前記遮蔽板を前記基板に対して前記上下方向に相対的に移動し、前記遮蔽板が前記基板に対して前記第１相対位置よりも近接した第２相対位置に位置した状態で、前記基板の前記上面に洗浄液を供給して洗浄処理を行う工程と、
   ｃ）前記ｂ）工程よりも後に、前記遮蔽板を前記基板に対して前記上下方向に相対的に移動し、前記遮蔽板が前記基板に対して前記第２相対位置よりも近接した第３相対位置に位置した状態で、前記基板を回転して乾燥処理を行う工程と、
   を備え、
   前記遮蔽板の下面と前記基板の前記上面との間の空間にガスが供給され、
   前記基板の周囲を覆うとともに前記基板の上方に位置する上部開口を有するカップ部が、前記基板からの前記薬液を受け、
   前記カップ部の内部において前記基板よりも下方に設けられる排出ポートが、周囲のガスを吸引して前記カップ部の外部へと排出し、
   前記ａ）工程において、前記第１相対位置に位置した前記遮蔽板が、前記カップ部の前記上部開口を閉塞することを特徴とする基板処理方法。
7. 請求項６に記載の基板処理方法であって、
   前記ｂ）工程において、前記第２相対位置に位置した前記遮蔽板が、前記カップ部の前記上部開口を閉塞することを特徴とする基板処理方法。

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