JP7871069B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板に処理液を供給して当該基板を処理する基板処理技術に関するものである。

半導体ウエハなどの基板を回転させつつ当該基板に処理液を供給して薬液処理や洗浄処理などを施す基板処理装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置では、回転される基板から飛散する処理液などを捕集して回収するために飛散防止部が設けられている。飛散防止部は、回転される基板の外周を取り囲むように固定的に配置されたスプラッシュガード（「カップ」と称されることもある）を有している。スプラッシュガードの内周面は、基板の外周と対向しており、回転される基板から振り切られた処理液の液滴を捕集する。

特開２０１７－１１０１５号公報

ところで、スプラッシュガードによる液滴の捕集時には、液滴がスプラッシュガードの内周面に衝突し、その一部が上方に舞い上がることがある。また、基板の周縁部に処理液が供給された際、処理液の液滴の一部が上方に飛散することもある。このように上方に飛散した液滴（以下、「上方飛散液滴」という）が基板上に再付着すると、ウォーターマークは発生する。また、スプラッシュガードを超えて液滴が飛散することで、周囲雰囲気が汚染されることもある。したがって、上記基板処理装置において基板を良好に処理するためには、上方への液滴の飛散を抑制することが重要である。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、回転している基板の周縁部に処理液を供給して基板を処理する際に発生する上方飛散液滴を捕集し、基板を良好に処理することができる基板処理技術を提供することを目的とする。

本発明の第1の態様は、基板処理装置であって、基板を保持しながら鉛直方向に延びる回転軸まわりに回転可能に設けられる基板保持部と、基板保持部を回転させる回転機構と、基板保持部に保持された基板の周縁部に向けて処理液を吐出口から吐出する処理液吐出ノズルを有する処理機構と、回転する基板の外周を囲みながら基板保持部の回転に伴い基板から飛散する処理液を捕集するカップ部を有する飛散防止機構と、制御部と、を備え、カップ部は、その上端部の内径が基板の直径よりも小さく、かつその下端部の内径が基板の直径よりも大きく、その内周面が傾斜面に仕上げられた傾斜部位を有し、傾斜部位の上端部は、鉛直上方からの平面視で、基板保持部に保持された基板の周縁部を全周にわたって覆った状態で基板から飛散する処理液を傾斜面で捕集するとともに傾斜面に沿って傾斜部位の下端部に向けて流動させる庇部位を含み、制御部は、鉛直方向において傾斜部位の下端部が基板より下方に位置するとともに吐出口が庇部位よりも低いベベル処理位置に位置した状態で、吐出口から吐出される処理液が基板の周縁部に着液するように、処理機構を制御することを特徴としている。
本発明の第２の態様は、基板処理装置であって、基板を保持しながら鉛直方向に延びる回転軸まわりに回転可能に設けられる基板保持部と、基板保持部を回転させる回転機構と、基板保持部に保持された基板の周縁部に向けて処理液を吐出口から吐出する処理液吐出ノズルを有する処理機構と、回転する基板の外周を囲みながら基板保持部の回転に伴い基板から飛散する処理液を捕集するカップ部を有する飛散防止機構と、制御部と、を備え、カップ部は、鉛直上方からの平面視で、基板保持部に保持された基板の周縁部を全周にわたって覆う庇部位を有し、制御部は、鉛直方向において吐出口が庇部位よりも低いベベル処理位置に位置した状態で、吐出口から吐出される処理液が基板の周縁部に着液するように、処理機構を制御し、処理機構は、処理液吐出ノズルを移動させることで、吐出口の位置をベベル処理位置とベベル処理位置よりもカップ部に近いプリディスペンス位置との間で切り替えるノズル移動部を有し、制御部は、基板の周縁部を処理するときには吐出口がベベル処理位置に位置する一方、処理液吐出ノズルからのプリディスペンスを行うときには吐出口がプリディスペンス位置に位置して吐出口から吐出される処理液が直接的にカップ部に吐出されるように、ノズル移動部を制御することを特徴としている。
本発明の第３の態様は、基板処理装置であって、基板を保持しながら鉛直方向に延びる回転軸まわりに回転可能に設けられる基板保持部と、基板保持部を回転させる回転機構と、基板保持部に保持された基板の周縁部に向けて処理液を吐出口から吐出する処理液吐出ノズルを有する処理機構と、回転する基板の外周を囲みながら基板保持部の回転に伴い基板から飛散する処理液を捕集するカップ部を有する飛散防止機構と、鉛直上方からの平面視において、カップ部の内側で基板保持部に保持された基板の上面から所定間隔をあけて基板の上面を覆う遮断板を有する上面保護機構と、制御部と、を備え、カップ部は、鉛直上方からの平面視で、基板保持部に保持された基板の周縁部を全周にわたって覆う庇部位を有し、制御部は、鉛直方向において吐出口が庇部位よりも低いベベル処理位置に位置した状態で、吐出口から吐出される処理液が基板の周縁部に着液するように、処理機構を制御し、処理液吐出ノズルは、遮断板の周縁部に形成された切欠部を塞ぐように配置されることを特徴としている。

また、本発明の第４の態様は、鉛直方向に延びる回転軸まわりに回転される基板の外周をカップ部で囲いながら処理液吐出ノズルの吐出口からの処理液により基板の周縁部を処理する基板処理方法であって、カップ部は、その上端部の内径が基板の直径よりも小さく、かつその下端部の内径が基板の直径よりも大きく、その内周面が傾斜面に仕上げられた傾斜部位を有し、傾斜部位の上端部は、鉛直上方からの平面視で、基板の周縁部を全周にわたって覆った状態で基板から飛散する処理液を傾斜面で捕集するとともに傾斜面に沿って傾斜部位の下端部に向けて流動させる庇部位を含み、鉛直方向において傾斜部位の下端部が基板より下方に位置するとともにカップ部の庇部位により基板の周縁部を鉛直上方から覆った状態で、鉛直方向において吐出口を庇部位よりも低いベベル処理位置に位置決めしながら吐出口から処理液を基板の周縁部に着液させることを特徴としている。

処理液により基板の周縁部を処理する際に、上方飛散液滴が発生することがある。しかしながら、上記のように構成された発明では、カップ部の庇部位が基板保持部に保持された基板の周縁部を全周にわたって上方から覆っているため、当該庇部位が上方飛散液滴を捕集する。その結果、上方飛散液滴の基板への再付着や周囲雰囲気への飛散が抑制される。

この発明によれば、回転している基板の周縁部に処理液を供給して基板を処理している際に発生する上方飛散液滴を捕集して基板を良好に処理することができる。

本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を装備する基板処理システムの概略構成を示す平面図である。 本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の構成を示す図である。 図２のＡ－Ａ線矢視平面図である。 動力伝達部の構成を示す平面図である。 図４のＢ－Ｂ線断面図である。 回転カップ部の構造を示す分解組立斜視図である。 スピンチャックに保持された基板と回転カップ部との寸法関係を示す図である。 回転カップ部および固定カップ部の一部を示す図である。 上面保護加熱機構の構成を示す外観斜視図である。 図９に示す上面保護加熱機構の断面図である。 処理機構に装備される上面側の処理液吐出ノズルを示す斜視図である。 ベベル処理モードおよびプリディスペンスモードにおけるノズル位置を示す図である。 処理機構に装備される下面側の処理液吐出ノズルおよび同ノズルを支持するノズル支持部を示す斜視図である。 雰囲気分離機構の構成を示す部分断面図である。 図２に示す基板処理装置により基板処理動作の一例として実行されるベベル処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における基板のローディング動作を示す模式図である。 第１実施形態における基板のセンタリング動作を示す模式図である。 第１実施形態における基板のベベル動作を示す模式図である。 第１実施形態における基板の検査動作を示す模式図である。 本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の第１変形例を示す図である。 本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の第２変形例を示す図である。 本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の第３変形例を示す図である。 本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の第４変形例を示す図である。 本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の第５変形例を示す図である。 本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の第６変形例を示す図である。 本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の第７変形例を示す図である。 窒素ガスの吐出流量に対する基板径方向における各位置での気流速度を示すグラフである。 基板周縁部における窒素ガスの吐出流量に対する基板径方向における気流速度を示すグラフである。 加熱ガスの温度に対する基板径方向における各位置での表面温度変化を示すグラフである。 基板の中央と端縁における加熱ガスの温度に対する表面温度変化を示すグラフである。 本発明に係る基板処理装置の第２実施形態の構成を示す図である。 第２実施形態における回転カップ部の構成を示す図である。 図２５に示す基板処理装置により基板処理動作の一例として実行されるベベル処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における基板のローディング動作を示す模式図である。 第２実施形態における基板のセンタリング動作を示す模式図である。 第２実施形態における基板のベベル動作を示す模式図である。 第２実施形態における基板の検査動作を示す模式図である。

図１は本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を装備する基板処理システムの概略構成を示す平面図である。これは基板処理システム１００の外観を示すものではなく、基板処理システム１００の外壁パネルやその他の一部構成を除外することでその内部構造をわかりやすく示した模式図である。この基板処理システム１００は、例えばクリーンルーム内に設置され、一方主面のみに回路パターン等（以下「パターン」と称する）が形成された基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。そして、基板処理システム１００に装備される処理ユニット１において本発明に係る基板処理方法が実行される。本明細書では、基板の両主面のうちパターンが形成されているパターン形成面（一方主面）を「表面」と称し、その反対側のパターンが形成されていない他方主面を「裏面」と称する。また、下方に向けられた面を「下面」と称し、上方に向けられた面を「上面」と称する。また、本明細書において「パターン形成面」とは、基板において、任意の領域に凹凸パターン形成されている面を意味する。

ここで、本実施形態における「基板」としては、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、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などの各種基板を適用可能である。以下では主として半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも同様に適用可能である。

図１に示すように、基板処理システム１００は、基板Ｗに対して処理を施す基板処理部１１０と、この基板処理部１１０に結合されたインデクサ部１２０とを備えている。インデクサ部１２０は、基板Ｗを収容するための容器Ｃ（複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard
Mechanical Interface）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）など）を複数個保持することができる容器保持部１２１を有している。また、インデクサ部１２０は、容器保持部１２１に保持された容器Ｃにアクセスして、未処理の基板Ｗを容器Ｃから取り出したり、処理済みの基板Ｗを容器Ｃに収納したりするためのインデクサロボット１２２を備えている。各容器Ｃには、複数枚の基板Ｗがほぼ水平な姿勢で収容されている。

インデクサロボット１２２は、装置筐体に固定されたベース部１２２ａと、ベース部１２２ａに対し鉛直軸まわりに回動可能に設けられた多関節アーム１２２ｂと、多関節アーム１２２ｂの先端に取り付けられたハンド１２２ｃとを備える。ハンド１２２ｃはその上面に基板Ｗを載置して保持することができる構造となっている。このような多関節アームおよび基板保持用のハンドを有するインデクサロボットは公知であるので詳しい説明を省略する。

基板処理部１１０は、インデクサロボット１２２が基板Ｗを載置する載置台１１２と、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット１１１と、この基板搬送ロボット１１１を取り囲むように配置された複数の処理ユニット１とを備えている。具体的には、基板搬送ロボット１１１が配置された空間に面して複数の処理ユニット１が配置されている。これらの処理ユニット１に対して基板搬送ロボット１１１は載置台１１２にランダムにアクセスし、載置台１１２との間で基板Ｗを受け渡す。一方、各処理ユニット１は基板Ｗに対して所定の処理を実行するものであり、本発明に係る基板処理装置に相当するものである。本実施形態では、これらの処理ユニット（基板処理装置）１は同一の機能を有している。このため、複数基板Ｗの並列処理が可能となっている。なお、基板搬送ロボット１１１はインデクサロボット１２２から基板Ｗを直接受け渡すことが可能であれば、必ずしも載置台１１２は必要ない。

図２は本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の構成を示す図である。また、図３は図２のＡ－Ａ線矢視平面図である。図２、図３および以下に参照する各図では、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。基板処理装置（処理ユニット）１は、回転機構２、飛散防止機構３、上面保護加熱機構４、処理機構５、雰囲気分離機構６、昇降機構７、センタリング機構８および基板観察機構９を備えている。これら各部２～９は、チャンバ１１の内部空間１２に収容された状態で、装置全体を制御する制御ユニット１０と電気的に接続されている。そして、各部２～９は、制御ユニット１０からの指示に応じて動作する。

制御ユニット１０としては、例えば、一般的なコンピュータと同様のものを採用できる。すなわち、制御ユニット１０においては、プログラムに記述された手順に従って主制御部としてのＣＰＵが演算処理を行うことにより、基板処理装置１の各部を制御する。なお、制御ユニット１０の詳しい構成および動作については、後で詳述する。また、本実施形態では、各基板処理装置１に対して制御ユニット１０を設けているが、１台の制御ユニットにより複数の基板処理装置１を制御するように構成してもよい。また、基板処理システム１００全体を制御する制御ユニット（図示省略）により基板処理装置１を制御するように構成してもよい。

図２に示すように、チャンバ１１の天井壁１１ａには、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１３が取り付けられている。このファンフィルタユニット１３は、基板処理装置１が設置されているクリーンルーム内の空気をさらに清浄化してチャンバ１１内の処理空間に供給する。ファンフィルタユニット１３は、クリーンルーム内の空気を取り込んでチャンバ１１内に送り出すためのファンおよびフィルタ（例えばＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタ）を備えており、天井壁１１ａに設けられた開口１１ｂを介して清浄空気を送り込む。これにより、チャンバ１１内の処理空間に清浄空気のダウンフローが形成される。また、ファンフィルタユニット１３から供給された清浄空気を均一に分散するために、多数の吹出し孔を穿設したパンチングプレート１４が天井壁１１ａの直下に設けられている。

図１および図３に示すように、基板処理装置１では、チャンバ１１の側面にシャッター１５が設けられている。シャッター１５にはシャッター開閉機構（図示省略）が接続されており、制御ユニット１０からの開閉指令に応じてシャッター１５を開閉させる。より具体的には、基板処理装置１では、未処理の基板Ｗをチャンバ１１に搬入する際にシャッター開閉機構はシャッター１５を開き、基板搬送ロボット１１１のハンド（図１６Ａ中の符号ＲＨ）によって未処理の基板Ｗがフェースアップ姿勢で回転機構２のスピンチャック（基板保持部）２１に搬入される。つまり、基板Ｗは上面Ｗｆを上方に向けた状態でスピンチャック２１上に載置される。そして、当該基板搬入後に基板搬送ロボット１１１のハンドがチャンバ１１から退避すると、シャッター開閉機構はシャッター１５を閉じる。そして、チャンバ１１の処理空間（後で詳述する密閉空間ＳＰｓに相当）内で基板Ｗの周縁部Ｗｓに対するベベル処理が実行される。また、ベベル処理の終了後においては、シャッター開閉機構がシャッター１５を再び開き、基板搬送ロボット１１１のハンドが処理済の基板Ｗをスピンチャック２１から搬出する。このように、本実施形態では、チャンバ１１の内部空間１２が常温環境に保たれる。なお、本明細書において「常温」とは、５℃～３５℃の温度範囲にあることを意味する。

回転機構２は、基板Ｗを、その表面を上方に向けた状態で、略水平姿勢に保持しつつ回転させるとともに、基板Ｗと同一方向に飛散防止機構３の一部を同期して回転させる機能を有している。回転機構２は、基板Ｗおよび飛散防止機構３の回転カップ部３１を、主面中心を通る鉛直な回転軸ＡＸまわりに回転させる。なお、回転機構２により一体的に回転する部材や部位などを明示するために、図２では被回転部位にドットを付している。

回転機構２は、基板Ｗより小さい円板状の部材であるスピンチャック２１を備えている。スピンチャック２１は、その上面が略水平となり、その中心軸が回転軸ＡＸに一致するように設けられている。スピンチャック２１の下面には、円筒状の回転軸部２２が連結されている。回転軸部２２は、その軸線を回転軸ＡＸと一致させた状態で、鉛直方向に延設されている。また、回転軸部２２には、回転駆動部（例えば、モータ）２３が接続されている。回転駆動部２３は、制御ユニット１０からの回転指令に応じて回転軸部２２をその軸線周りに回転駆動する。したがって、スピンチャック２１は、回転軸部２２とともに回転軸ＡＸまわりに回転可能である。回転駆動部２３と回転軸部２２とは、スピンチャック２１を回転軸ＡＸ中心に回転させる機能を担っており、回転軸部２２の下端部および回転駆動部２３は筒状のケーシング２４内に収容されている。

スピンチャック２１の中央部には、図示省略の貫通孔が設けられており、回転軸部２２の内部空間と連通している。内部空間には、バルブ（図示省略）が介装された配管２５を介してポンプ２６が接続されている。当該ポンプ２６およびバルブは、制御ユニット１０に電気的に接続されており、制御ユニット１０からの指令に応じて動作する。これによって、負圧と正圧とが選択的にスピンチャック２１に付与される。例えば基板Ｗがスピンチャック２１の上面に略水平姿勢で置かれた状態でポンプ２６が負圧をスピンチャック２１に付与すると、スピンチャック２１は基板Ｗを下方から吸着保持する。一方、ポンプ２６が正圧をスピンチャック２１に付与すると、基板Ｗはスピンチャック２１の上面から取り外し可能となる。また、ポンプ２６の吸引を停止すると、スピンチャック２１の上面上で基板Ｗは水平移動可能となる。

スピンチャック２１には、回転軸部２２の中央部に設けられた配管２８を介して窒素ガス供給部２９が接続されている。窒素ガス供給部２９は、基板処理システム１００が設置される工場のユティリティーなどから供給される常温の窒素ガスを制御ユニット１０からの窒素ガス供給指令に応じた流量およびタイミングでスピンチャック２１に送給し、基板Ｗの下面Ｗｂ側で窒素ガスを中央部から径方向外側に流通させる。なお、本実施形態では、窒素ガスを用いているが、その他の不活性ガスを用いてもよい。この点については、後で説明する中央ノズルから吐出される加熱ガスについても同様である。また、「流量」とは、窒素ガスなどの流体が単位時間当たりに移動する量を意味している。

回転機構２は、基板Ｗと一体的にスピンチャック２１を回転させるのみならず、当該回転に同期して回転カップ部３１を回転させるために、動力伝達部２７を有している。図４は動力伝達部の構成を示す平面図であり、図５は図４のＢ－Ｂ線断面図である。動力伝達部２７は、非磁性材料または樹脂で構成される円環部材２７ａと、円環部材２７ａに内蔵される磁石２７ｂと、回転カップ部３１の一構成である下カップ３２に内蔵される磁石２７ｃとを有している。円環部材２７ａは回転軸部２２に取り付けられ、回転軸部２２とともに回転軸ＡＸまわりに回転可能となっている。より詳しくは、回転軸部２２は、図２および図５に示すように、スピンチャック２１の直下位置において、径方向外側に張出したフランジ部位２２ａを有している。そして、フランジ部位２２ａに対して円環部材２７ａが同心状に配置されるとともに、図示省略するボルトなどによって連結固定されている。

円環部材２７ａの外周縁部では、図４および図５に示すように、複数（本実施形態では３６個）の磁石２７ｂが回転軸ＡＸを中心として放射状で、しかも等角度間隔（本実施形態では１０゜）で配置されている。本実施形態では、図４の拡大図に示すように、互いに隣り合う２つの磁石２７ｂの一方では、外側および内側がそれぞれＮ極およびＳ極となるように配置され、他方では、外側および内側がそれぞれＳ極およびＮ極となるように配置されている。

これらの磁石２７ｂと同様に、複数（本実施形態では３６個）の磁石２７ｃが回転軸ＡＸを中心として放射状で、しかも等角度間隔（本実施形態では１０゜）で配置されている。これらの磁石２７ｃは下カップ３２に内蔵される。下カップ３２は次に説明する飛散防止機構３の構成部品であり、図４および図５に示すように、円環形状を有している。つまり、下カップ３２は、円環部材２７ａの外周面と対向可能な内周面を有している。この内周面の内径は円環部材２７ａの外径よりも大きい。そして、当該内周面を円環部材２７ａの外周面から所定間隔（＝（上記内径－上記外径）／２）だけ離間対向させながら下カップ３２が回転軸部２２および円環部材２７ａと同心状に配置されている。この下カップ３２の外周縁上面には、係合ピン３５および連結用マグネット３６が設けられており、これらにより上カップ３３が下カップ３２と連結され、この連結体が回転カップ部３１として機能する。この点に関しては、後で詳述する。

下カップ３２は、図面への図示を省略したベアリングによって、上記配置状態のまま、回転軸ＡＸまわりに回転可能に支持されている。この下カップ３２の内周縁部において、図４および図５に示すように、複数（本実施形態では３６個）の磁石２７ｃが回転軸ＡＸを中心として放射状で、しかも等角度間隔（本実施形態では１０゜）で配置されている。また、互いに隣り合う２つの磁石２７ｃの配置についても磁石２７ｂと同様である。つまり、一方では、外側および内側がそれぞれＮ極およびＳ極となるように配置され、他方では、外側および内側がそれぞれＳ極およびＮ極となるように配置されている。

このように構成された動力伝達部２７では、回転駆動部２３により回転軸部２２とともに円環部材２７ａが回転すると、磁石２７ｂ、２７ｃの間での磁力作用によって、下カップ３２がエアギャップＧＰａ（円環部材２７ａと下カップ３２との隙間）を維持しつつ円環部材２７ａと同じ方向に回転する。これにより、回転カップ部３１が回転軸ＡＸまわりに回転する。つまり、回転カップ部３１は基板Ｗと同一方向でしかも同期して回転する。

飛散防止機構３は、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの外周を囲みながら回転軸ＡＸまわりに回転可能な回転カップ部３１と、回転カップ部３１を囲むように固定的に設けられる固定カップ部３４と、を有している。回転カップ部３１は、下カップ３２に上カップ３３が連結されることで、回転する基板Ｗの外周を囲みながら回転軸ＡＸまわりに回転可能に設けられている。

図６は回転カップ部の構造を示す分解組立斜視図である。図７はスピンチャックに保持された基板と回転カップ部との寸法関係を示す図である。図８は回転カップ部および固定カップ部の一部を示す図である。下カップ３２は円環形状を有している。その外径は基板Ｗの外径よりも大きく、鉛直上方からの平面視においてスピンチャック２１で保持された基板Ｗから径方向にはみ出た状態で下カップ３２は回転軸ＡＸまわりに回転自在に配置されている。当該はみ出た領域、つまり下カップ３２の上面周縁部３２１では、周方向に沿って鉛直上方に立設する係合ピン３５と平板状の下マグネット３６とが交互に取り付けられており、係合ピン３５の合計本数は３本であり、下マグネット３６の合計個数は３個である。これら係合ピン３５および下マグネット３６は回転軸ＡＸを中心として放射状で、しかも等角度間隔（本実施形態では６０゜）で配置されている。

一方、上カップ３３は、図２、図３、図６および図７に示すように、下円環部位３３１と、上円環部位３３２と、これらを連結する傾斜部位３３３とを有している。下円環部位３３１の外径Ｄ３３１は下カップ３２の外径Ｄ３２と同一であり、図６に示すように、下円環部位３３１は下カップ３２の周縁部３２１の鉛直上方に位置している。下円環部位３３１の下面では、係合ピン３５の鉛直上方に相当する領域において、下方に開口した凹部３３５が係合ピン３５の先端部と嵌合可能に設けられている。また、下マグネット３６の鉛直上方に相当する領域において、上マグネット３７が取り付けられている。このため、図６に示すように凹部３３５および上マグネット３７がそれぞれ係合ピン３５および下マグネット３６と対向した状態で、上カップ３３は下カップ３２に対して係脱可能となっている。なお、凹部と係合ピンとの関係については逆転させてもよい。また、下マグネット３６と上マグネット３７との組み合わせ以外に、一方をマグネットで他方を強磁性体で構成してもよい。

上カップ３３は、昇降機構７により鉛直方向において昇降可能となっている。上カップ３３が昇降機構７により上方に移動されると、鉛直方向において上カップ３３と下カップ３２との間に基板Ｗの搬入出用の搬送空間（図１６Ａ中の符号ＳＰｔ）が形成される。一方、昇降機構７により上カップ３３が下方に移動されると、凹部３３５が係合ピン３５の先端部を被るように嵌合し、下カップ３２に対して上カップ３３が水平方向に位置決めされる。また、上マグネット３７が下マグネット３６に近接し、両者間で生じる引力によって、上記位置決めさた上カップ３３および下カップ３２が互いに結合される。これによって、図３の部分拡大図および図８に示すように、水平方向に延びる隙間ＧＰｃを形成した状態で、上カップ３３および下カップ３２が鉛直方向に一体化される。そして、回転カップ部３１は隙間ＧＰｃを形成したまま回転軸ＡＸまわりに回転自在となっている。

回転カップ部３１では、図７に示すように、上円環部位３３２の外径Ｄ３３２は下円環部位３３１の外径Ｄ３３１よりも若干小さい。また、下円環部位３３１および上円環部位３３２の内周面の径ｄ３３１、ｄ３３２を比較すると、下円環部位３３１の方が上円環部位３３２よりも大きく、鉛直上方からの平面視で、上円環部位３３２の内周面が下円環部位３３１の内周面の内側に位置する。そして、上円環部位３３２の内周面と下円環部位３３１の内周面とが上カップ３３の全周にわたって傾斜部位３３３により連結される。このため、傾斜部位３３３の内周面、つまり基板Ｗを取り囲む面は、傾斜面３３４となっている。すなわち、図８に示すように、傾斜部位３３３は回転する基板Ｗの外周を囲んで基板Ｗから飛散する液滴を捕集可能となっており、上カップ３３および下カップ３２で囲まれた空間が捕集空間ＳＰｃとして機能する。

しかも、捕集空間ＳＰｃを臨む傾斜部位３３３は、下円環部位３３１から基板Ｗの周縁部の上方に向かって傾斜している。このため、図８に示すように、傾斜部位３３３に捕集された液滴は傾斜面３３４に沿って上カップ３３の下端部、つまり下円環部位３３１に流動し、さらに隙間ＧＰｃを介して回転カップ部３１の外側に排出可能となっている。

固定カップ部３４は回転カップ部３１を取り囲むように設けられ、排出空間ＳＰｅを形成する。固定カップ部３４は、液受け部位３４１と、液受け部位３４１の内側に設けられた排気部位３４２とを有している。液受け部位３４１は、隙間ＧＰｃの反基板側開口（図８の左手側開口）を臨むように開口したカップ構造を有している。つまり、液受け部位３４１の内部空間が排出空間ＳＰｅとして機能しており、隙間ＧＰｃを介して捕集空間ＳＰｃと連通されている。したがって、回転カップ部３１により捕集された液滴は気体成分とともに隙間ＧＰｃを介して排出空間ＳＰｅに案内される。そして、液滴は液受け部位３４１の底部に集められ、固定カップ部３４から排液される。

一方、気体成分は排気部位３４２に集められる。この排気部位３４２は区画壁３４３を介して液受け部位３４１と区画されている。また、区画壁３４３の上方に気体案内部３４４が配置されている。気体案内部３４４は、区画壁３４３の直上位置から排出空間ＳＰｅと排気部位３４２の内部にそれぞれ延設されることで、区画壁３４３を上方から覆ってラビリンス構造を有する気体成分の流通経路を形成している。したがって、液受け部位３４１に流入した流体のうち気体成分が上記流通経路を経由して排気部位３４２に集められる。この排気部位３４２は排気機構３８と接続されている。このため、制御ユニット１０からの指令に応じて排気機構３８が作動することで固定カップ部３４の圧力が調整され、排気部位３４２内の気体成分が効率的に排気される。また、排気機構３８の精密制御により、排出空間ＳＰｅの圧力や流量が調整される。例えば排出空間ＳＰｅの圧力が捕集空間ＳＰｃの圧力よりも下がる。その結果、捕集空間ＳＰｃ内の液滴を効率的に排出空間ＳＰｅに引き込み、捕集空間ＳＰｃからの液滴の移動を促進することができる。

図９は上面保護加熱機構の構成を示す外観斜視図である。図１０は図９に示す上面保護加熱機構の断面図である。上面保護加熱機構４は、スピンチャック２１に保持されている基板Ｗの上面Ｗｆの上方に配置された遮断板４１を有している。この遮断板４１は水平な姿勢で保持された円板部４２を有している。円板部４２はヒータ駆動部４２２により駆動制御されるヒータ４２１を内蔵している。この円板部４２は基板Ｗよりも若干短い直径を有している。そして、円板部４２の下面が基板Ｗの上面Ｗｆのうち周縁部Ｗｓを除く表面領域を上方から覆うように、円板部４２は支持部材４３により支持されている。なお、図９中の符号４４は円板部４２の周縁部に設けられた切欠部であり、これは処理機構５に含まれる処理液吐出ノズルとの干渉を防止するために設けられている。切欠部４４は、径方向外側に向かって開口している。

支持部材４３の下端部は円板部４２の中央部に取り付けられている。支持部材４３と円板部４２とを上下に貫通するように、円筒状の貫通孔が形成されている。また、当該貫通孔に対し、中央ノズル４５が上下に挿通している。この中央ノズル４５には、図２に示すように、配管４６を介して窒素ガス供給部４７と接続されている。窒素ガス供給部４７は、基板処理システム１００が設置される工場の用力などから供給される常温の窒素ガスを制御ユニット１０からの窒素ガス供給指令に応じた流量およびタイミングで中央ノズル４５に供給する。また、本実施形態では、配管４６の一部にリボンヒータ４８が取り付けられている。リボンヒータ４８は制御ユニット１０からの加熱指令に応じて発熱して配管４６内を流れる窒素ガスを加熱する。

こうして加熱された窒素ガス（以下「加熱ガス」という）が中央ノズル４５に向けて圧送され、中央ノズル４５から吐出される。例えば図１０に示すように、円板部４２がスピンチャック２１に保持された基板Ｗに近接した処理位置に位置決めされた状態で加熱ガスが供給されることによって、加熱ガスは基板Ｗの上面Ｗｆとヒータ内蔵の円板部４２とに挟まれた空間ＳＰａの中央部から周縁部に向って流れる。これによって、基板Ｗの周囲の雰囲気が基板Ｗの上面Ｗｆに入り込むのを抑制することができる。その結果、上記雰囲気に含まれる液滴が基板Ｗと円板部４２とで挟まれた空間ＳＰａに巻き込まれるのを効果的に防止することができる。また、ヒータ４２１による加熱と加熱ガスによって上面Ｗｆが全体的に加熱され、基板Ｗの面内温度を均一化することができる。これによって、基板Ｗが反るのを抑制し、処理液の着液位置を安定化させることができる。なお、これらの作用効果を得るためには、中央ノズル４５に供給する加熱ガスの温度や流量を制御するのが望ましい。この点については、後でシミュレーション結果（図２１～図２４）などに基づき詳述する。

図２に示すように、支持部材４３の上端部は、基板Ｗを搬入出する基板搬送方向（図３の左右方向）と直交する水平方向に延びる梁部材４９に固定されている。この梁部材４９は昇降機構７と接続されており、制御ユニット１０からの指令に応じて昇降機構７により昇降される。例えば図２では梁部材４９が下方に位置決めされることで、支持部材４３を介して梁部材４９に連結された円板部４２が処理位置に位置している。一方、制御ユニット１０からの上昇指令を受けて昇降機構７が梁部材４９を上昇させると、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２が一体的に上昇するとともに、上カップ３３も連動して下カップ３２から分離して上昇する。これによって、スピンチャック２１と、上カップ３３および円板部４２との間が広がり、スピンチャック２１に対する基板Ｗの搬出入を行うことが可能となる（図１６Ａ参照）。

図１１は処理機構に装備される上面側の処理液吐出ノズルを示す斜視図であり、斜め下方向から見た図である。図１２は、ベベル処理モードおよびプリディスペンスモードにおけるノズル位置を示す図である。図１３は、処理機構に装備される下面側の処理液吐出ノズルおよび同ノズルを支持するノズル支持部を示す斜視図である。処理機構５は、基板Ｗの上面側に配置される処理液吐出ノズル５１Ｆと、基板Ｗの下面側に配置される処理液吐出ノズル５１Ｂと、処理液吐出ノズル５１Ｆ、５１Ｂに処理液を供給する処理液供給部５２とを有している。以下においては、上面側の処理液吐出ノズル５１Ｆと下面側の処理液吐出ノズル５１Ｂとを区別するために、それぞれ「上面ノズル５１Ｆ」および「下面ノズル５１Ｂ」と称する。また、図２において、処理液供給部５２が２つ図示されているが、これらは同一である。

本実施形態では、３本の上面ノズル５１Ｆが設けられるとともに、それらに対して処理液供給部５２が接続されている。また、処理液供給部５２はＳＣ１、ＤＨＦ、機能水（ＣＯ２水など）を処理液として供給可能に構成されており、３本の上面ノズル５１ＦからＳＣ１、ＤＨＦおよび機能水がそれぞれ独立して吐出可能となっている。

各上面ノズル５１Ｆでは、図１１に示すように、先端下面に処理液を吐出する吐出口５１１が設けられている。そして、図３中の拡大図に示すように、各吐出口５１１を基板Ｗの上面Ｗｆの周縁部を向けた姿勢で複数（本実施形態では３個）の上面ノズル５１Ｆの下方部が円板部４２の切欠部４４に配置されるとともに、上面ノズル５１Ｆの上方部がノズルホルダ５３に対して基板Ｗの径方向Ｘに移動自在に取り付けられている。このノズルホルダ５３が支持部材５４で支持され、さらに当該支持部材５４が雰囲気分離機構６の下密閉カップ部材６１に固定されている。つまり、上面ノズル５１Ｆおよびノズルホルダ５３は、支持部材５４を介して下密閉カップ部材６１と一体化されており、昇降機構７によって下密閉カップ部材６１とともに鉛直方向Ｚに昇降される。なお、昇降機構７の詳細については、後で説明する。

ノズルホルダ５３には、図３および図１２に示すように、上面ノズル５１Ｆを一括して径方向Ｘに移動させるノズル移動部５５が内蔵されている。したがって、制御ユニット１０からのポジション指令に応じてノズル移動部５５は３本の上面ノズル５１Ｆを一括して方向Ｘに駆動させる。これによって、図１２の（ａ）に示すベベル処理位置と、図１２の（ｂ）に示すプリディスペンス位置との間を上面ノズル５１Ｆが往復移動する。このベベル処理位置に位置決めたノズル移動部５５の吐出口５１１は基板Ｗの上面Ｗｆの周縁部に向いている。そして、制御ユニット１０からの供給指令に応じて処理液供給部５２が３種類の処理液のうち供給指令に対応する処理液を当該処理液用の上面ノズル５１Ｆに供給すると、当該上面ノズル５１Ｆの吐出口５１１から上記処理液が基板Ｗの上面Ｗｆの周縁部に吐出される。

一方、プリディスペンス位置に位置決めされた上面ノズル５１Ｆの吐出口５１１は、上面Ｗｆの周縁部の上方に位置して上カップ３３の傾斜面３３４に向いている。そして、制御ユニット１０からの供給指令に応じて処理液供給部５２が処理液の全部または一部を対応する上面ノズル５１Ｆに供給すると、当該上面ノズル５１Ｆの吐出口５１１から上記処理液が上カップ３３の傾斜面３３４に吐出される。これにより、プリディスペンス処理が実行される。なお、ベベル処理およびプリディスペンス処理により使用された処理液の液滴は、図１２に示すように、上カップ３３により捕集され、隙間ＧＰｃを介して排出空間ＳＰｅに排出される。図１２における符号５６は、上面ノズル５１Ｆと、ノズル移動部５５を内蔵するノズルホルダ５３とで構成される構造体を示しており、以下においては、「ノズルヘッド５６」と称する。また、ノズルヘッド５６に上面ノズル５１Ｆのみを装着しているが、窒素ガスなどの不活性ガスを吐出するガス吐出ノズルを追加装備してもよく、例えば基板Ｗが１回転する間に周縁部Ｗｓから離脱せずに残存している処理液をガス吐出ノズルからの不活性ガスでバージしてもよい。

本実施形態では、基板Ｗの下面Ｗｂの周縁部に向けて処理液を吐出するために、下面ノズル５１Ｂおよびノズル支持部５７がスピンチャック２１に保持された基板Ｗの下方に設けられている。ノズル支持部５７は、図１３に示すように、鉛直方向に延設された薄肉の円筒部位５７１と、円筒部位５７１の上端部において径方向外側に折り広げられた円環形状を有するフランジ部位５７２とを有している。円筒部位５７１は、円環部材２７ａと下カップ３２との間に形成されたエアギャップＧＰａに遊挿自在な形状を有している。そして、図２に示すように、円筒部位５７１がエアギャップＧＰａに遊挿されるとともにフランジ部位５７２がスピンチャック２１に保持された基板Ｗと下カップ３２との間に位置するように、ノズル支持部５７は固定配置されている。フランジ部位５７２の上面周縁部に対し、３つの下面ノズル５１Ｂが取り付けられている。各下面ノズル５１Ｂは、基板Ｗの下面Ｗｂの周縁部に向けて開口した吐出口５１１を有しており、配管５８を介して処理液供給部５２から供給される処理液を吐出可能となっている。

これら上面ノズル５１Ｆおよび下面ノズル５１Ｂから吐出される処理液により、基板Ｗの周縁部に対するベベル処理が実行される。また、基板Ｗの下面側では、周縁部Ｗｓの近傍までフランジ部位５７２が延設される。このため、配管２８を介して下面側に供給された窒素ガスが、図８に示すように、フランジ部位５７２に沿って捕集空間ＳＰｃに流れる。その結果、捕集空間ＳＰｃから液滴が基板Ｗに逆流するのを効果的に抑制する。

図１４は雰囲気分離機構の構成を示す部分断面図である。雰囲気分離機構６は、下密閉カップ部材６１と、上密閉カップ部材６２とを有している。下密閉カップ部材６１および上密閉カップ部材６２はともに上下に開口した筒形状を有している。そして、それらの内径は回転カップ部３１の外径よりも大きく、雰囲気分離機構６は、スピンチャック２１、スピンチャック２１に保持された基板Ｗ、回転カップ部３１および上面保護加熱機構４を上方からすっぽりと囲むように配置されている、より詳しくは、図２に示すように、上密閉カップ部材６２は、その上方開口が天井壁１１ａの開口１１ｂを下方から覆うように、パンチングプレート１４の直下位置に固定配置されている。このため、チャンバ１１内に導入された清浄空気のダウンフローは、上密閉カップ部材６２の内部を通過するものと、上密閉カップ部材６２の外側を通過するものとに分けられる。

また、上密閉カップ部材６２の下端部は、内側に折り込まれた円環形状を有するフランジ部６２１を有している。このフランジ部６２１の上面にオーリング６３が取り付けられている。上密閉カップ部材６２の内側において、下密閉カップ部材６１が鉛直方向に移動自在に配置されている。

下密閉カップ部材６１の上端部は、外側に折り広げられた円環形状を有するフランジ部６１１を有している。このフランジ部６１１は、鉛直上方からの平面視で、フランジ部６２１と重なり合っている。このため、下密閉カップ部材６１が下降すると、図３および図１４に示すように、下密閉カップ部材６１のフランジ部６１１がオーリング６３を介して上密閉カップ部材６２のフランジ部６２１で係止される。これにより、下密閉カップ部材６１は下限位置に位置決めされる。この下限位置では、鉛直方向において上密閉カップ部材６２と下密閉カップ部材６１とが繋がり、上密閉カップ部材６２の内部に導入されたダウンフローがスピンチャック２１に保持された基板Ｗに向けて案内される。

下密閉カップ部材６１の下端部は、外側に折り込まれた円環形状を有するフランジ部６１２を有している。このフランジ部６１２は、鉛直上方からの平面視で、固定カップ部３４の上端部（液受け部位３４１の上端部）と重なり合っている。したがって、上記下限位置では、図３中の拡大図および図１４に示すように、下密閉カップ部材６１のフランジ部６１２がオーリング６４を介して固定カップ部３４で係止される。これにより、鉛直方向において下密閉カップ部材６１と固定カップ部３４が繋がり、上密閉カップ部材６２、下密閉カップ部材６１および固定カップ部３４により密閉空間ＳＰｓが形成される。この密閉空間ＳＰｓ内において、基板Ｗに対するベベル処理が実行可能となっている。つまり、下密閉カップ部材６１が下限位置に位置決めされることで、密閉空間ＳＰｓが密閉空間ＳＰｓの外側空間ＳＰｏから分離される（雰囲気分離）。したがって、外側雰囲気の影響を受けることなく、ベベル処理を安定して行うことができる。また、ベベル処理を行うために処理液を用いるが、処理液が密閉空間ＳＰｓから外側空間ＳＰｏに漏れるのを確実に防止することができる。よって、外側空間ＳＰｏに配置する部品の選定・設計の自由度が高くなる。

下密閉カップ部材６１は鉛直上方にも移動可能に構成されている。また、鉛直方向における下密閉カップ部材６１の中間部には、上記したように、支持部材５４を介してノズルヘッド５６（＝上面ノズル５１Ｆ＋ノズルホルダ５３）が固定されている。また、これ以外にも、図２および図３に示すように、梁部材４９を介して上面保護加熱機構４が下密閉カップ部材６１の中間部に固定されている。つまり、図３に示すように、下密閉カップ部材６１は、周方向において互いに異なる３箇所で梁部材４９の一方端部、梁部材４９の他方端部および支持部材５４とそれぞれ接続されている。そして、昇降機構７が梁部材４９の一方端部、梁部材４９の他方端部および支持部材５４を昇降させることで、それに伴って下密閉カップ部材６１も昇降する。

この下密閉カップ部材６１の内周面では、図２、図３および図１４に示すように、内側に向けて突起部６１３が上カップ３３と係合可能な係合部位として複数本（４本）突設されている。各突起部６１３は上カップ３３の上円環部位３３２の下方空間まで延設されている。また、各突起部６１３は、下密閉カップ部材６１が下限位置に位置決めされた状態で上カップ３３の上円環部位３３２から下方に離れるように取り付けられている。そして、下密閉カップ部材６１の上昇によって各突起部６１３が下方から上円環部位３３２に係合可能となっている。この係合後においても、下密閉カップ部材６１がさらに上昇することで上カップ３３を下カップ３２から離脱させることが可能となっている。

本実施形態では、昇降機構７により下密閉カップ部材６１が上面保護加熱機構４およびノズルヘッド５６とともに上昇し始めた後で、上カップ３３も一緒に上昇する。これによって、上カップ３３、上面保護加熱機構４およびノズルヘッド５６がスピンチャック２１から上方に離れる。下密閉カップ部材６１の退避位置（後で説明する図１６Ａにおける位置）への移動によって、基板搬送ロボット１１１のハンド（図１６Ａ中の符号ＲＨ）がスピンチャック２１にアクセスするための搬送空間（図１６Ａ中の符号ＳＰｔ）が形成される。そして、当該搬送空間を介してスピンチャック２１への基板Ｗのローディングおよびスピンチャック２１からの基板Ｗのアンローディングが実行可能となっている。このように、本実施形態では、昇降機構７による下密閉カップ部材６１の最小限の上昇によってスピンチャック２１に対する基板Ｗのアクセスを行うことが可能となっている。

昇降機構７は２つの昇降駆動部７１、７２を有している。昇降駆動部７１では、図３に示すように、第１昇降モータ７１１が設けられている。第１昇降モータ７１１は、制御ユニット１０からの駆動指令に応じて作動して回転力を発生する。この第１昇降モータ７１１に対し、２つの昇降部７１２、７１３が連結されている。昇降部７１２、７１３は、第１昇降モータ７１１から上記回転力を同時に受ける。そして、昇降部７１２は、第１昇降モータ７１１の回転量に応じて梁部材４９の一方端部を支持する支持部材４９１を鉛直方向Ｚに昇降させる。また、昇降部７１３は、第１昇降モータ７１１の回転量に応じてノズルヘッド５６を支持する支持部材５４を鉛直方向Ｚに昇降させる。

昇降駆動部７２は、図３に示すように、第２昇降モータ７２１と昇降部７２２とを有している。第２昇降モータ７２１は、制御ユニット１０からの駆動指令に応じて作動して回転力を発生し、昇降部７２２に与える。昇降部７２２は、第２昇降モータ７２１の回転量に応じて梁部材４９の他方端部を支持する支持部材４９２を鉛直方向に昇降させる。

昇降駆動部７１、７２は、下密閉カップ部材６１の側面に対し、その周方向において互いに異なる３箇所にそれぞれ固定される支持部材４９１、４９２、５４を同期して鉛直方向に移動させる。したがって、上面保護加熱機構４、ノズルヘッド５６および下密閉カップ部材６１の昇降を安定して行うことができる。また、下密閉カップ部材６１の昇降に伴って上カップ３３も安定して昇降させることができる。

センタリング機構８は、スピンチャック２１にローディングされた基板Ｗの端面に対して近接および離間可能な当接部材８１と、当接部材８１を水平方向に移動させるためのセンタリング駆動部８２とを有している。本実施形態では、回転軸ＡＸを中心として放射状の３つの当接部材８１が等角度間隔で配置されており、そのうちの１つのみが図２に図示されている。このセンタリング機構８は、ポンプ２６による吸引を停止している間（つまりスピンチャック２１の上面上で基板Ｗが水平移動可能となっている間）に、制御ユニット１０からのセンタリング指令に応じてセンタリング駆動部８２が当接部材８１を基板Ｗに近接させる（センタリング処理）。このセンタリング処理によりスピンチャック２１に対する基板Ｗの偏心が解消され、基板Ｗの中心がスピンチャック２１の中心と一致する。

基板観察機構９は、基板Ｗの周縁部を観察するための観察ヘッド９１を有している。この観察ヘッド９１は、基板Ｗの周縁部に対して近接および離間可能に構成されている。観察ヘッド９１には、観察ヘッド駆動部９２が接続されている。そして、観察ヘッド９１により基板Ｗの周縁部を観察する際には、制御ユニット１０から観察指令に応じて観察ヘッド駆動部９２が観察ヘッド９１を基板Ｗに近接させる（観察処理）。そして、観察ヘッド９１を用いて基板Ｗの周縁部が撮像される。撮像された画像は制御ユニット１０に送られる。この画像に基づいてベベル処理が良好に行われたか否かを制御ユニット１０が検査する。

制御ユニット１０は、演算処理部１０Ａ、記憶部１０Ｂ、読取部１０Ｃ、画像処理部１０Ｄ、駆動制御部１０Ｅ、通信部１０Ｆおよび排気制御部１０Ｇを有している。記憶部１０Ｂは、ハードディスクドライブなどで構成されており、上記基板処理装置１によりベベル処理を実行するためのプログラムを記憶している。当該プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能な記録媒体ＲＭ（例えば、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等）に記憶されており、読取部１０Ｃにより記録媒体ＲＭから読み出され、記憶部１０Ｂに保存される。また、当該プログラムの提供は、記録媒体ＲＭに限定されるものではなく、例えば当該プログラムが電気通信回線を介して提供されるように構成してもよい。画像処理部１０Ｄは、基板観察機構９により撮像された画像に種々の処理を施す。駆動制御部１０Ｅは、基板処理装置１の各駆動部を制御する。通信部１０Ｆは、基板処理システム１００の各部を統合して制御する制御部などと通信を行う。排気制御部１０Ｇは排気機構３８を制御する。

また、制御ユニット１０には、各種情報を表示する表示部１０Ｈ（例えばディスプレイなど）や操作者からの入力を受け付ける入力部１０Ｊ（例えば、キーボードおよびマウスなど）が接続されている。

演算処理部１０Ａは、ＣＰＵ（= Central Processing Unit）やＲＡＭ（=Random
Access Memory）等を有するコンピュータにより構成されており、記憶部１０Ｂに記憶されているプログラムにしたがって基板処理装置１の各部を以下のように制御し、ベベル処理を実行する。以下、図１５、図１６Ａないし図１６Ｄを参照しつつ基板処理装置１によるベベル処理について説明する。

図１５は図２に示す基板処理装置により基板処理動作の一例として実行されるベベル処理を示すフローチャートである。また、図１６Ａないし図１６Ｄはベベル処理中の装置各部を示す模式図である。なお、図１６Ａにおいて一体的に上昇する構成を明示するために当該構成にドットを参考的に付し、図１６Ｃにおいて一体的に回転する構成を明示するために当該構成にドットを参考的に付している。

基板処理装置１により基板Ｗにベベル処理を施す際には、演算処理部１０Ａは、昇降駆動部７１、７２により下密閉カップ部材６１、ノズルヘッド５６、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２を一体的に上昇させる。この下密閉カップ部材６１の上昇途中で、突起部６１３が上カップ３３の上円環部位３３２と係合し、それ以降、下密閉カップ部材６１、ノズルヘッド５６、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２と一緒に上カップ３３が上昇して退避位置に位置決めされる。これにより、スピンチャック２１の上方に基板搬送ロボット１１１のハンドＲＨが進入するのに十分な搬送空間ＳＰｔが形成される。そして、搬送空間ＳＰｔの形成完了を確認すると、演算処理部１０Ａは、通信部１０Ｆを介して基板搬送ロボット１１１に基板Ｗのローディングリスエストを行い、図１６Ａに示すように未処理の基板Ｗが基板処理装置１に搬入されてスピンチャック２１の上面に載置されるのを待つ。そして、スピンチャック２１上に基板Ｗが載置される（ステップＳ１）。なお、この時点では、ポンプ２６は停止しており、スピンチャック２１の上面上で基板Ｗは水平移動可能となっている。

基板Ｗのローディングが完了すると、基板搬送ロボット１１１が基板処理装置１から退避する。それに続いて、演算処理部１０Ａは、３つの当接部材８１（図１６Ｂでは、２本のみを図示）が基板Ｗに近接するように、センタリング駆動部８２を制御する。これによりスピンチャック２１に対する基板Ｗの偏心が解消され、基板Ｗの中心がスピンチャック２１の中心と一致する（ステップＳ２）。こうしてセンタリング処理が完了すると、演算処理部１０Ａは、３つの当接部材８１が基板Ｗから離間するようにセンタリング駆動部８２を制御するとともに、ポンプ２６を作動させて負圧をスピンチャック２１に付与する。これにより、スピンチャック２１は基板Ｗを下方から吸着保持する。

次に、演算処理部１０Ａは、昇降駆動部７１、７２に下降指令を与える。これに応じて、昇降駆動部７１、７２が下密閉カップ部材６１、ノズルヘッド５６、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２を一体的に下降させる。この下降途中で、下密閉カップ部材６１の突起部６１３により下方から支持されている上カップ３３が下カップ３２に連結される。つまり、図６に示すように、凹部３３５が係合ピン３５の先端部を被るように嵌合し、下カップ３２に対して上カップ３３が水平方向に位置決めされるとともに、上マグネット３７と下マグネット３６との間で生じる引力によって、上カップ３３および下カップ３２が互いに結合して回転カップ部３１が形成される。

回転カップ部３１の形成後に、下密閉カップ部材６１、ノズルヘッド５６、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２が一体的にさらに下降し、下密閉カップ部材６１のフランジ部６１１、６１２がそれぞれ上密閉カップ部材６２のフランジ部６２１および固定カップ部３４で係止される。これにより、下密閉カップ部材６１が下限位置（図２および図１６Ｃでの位置）に位置決めされる（ステップＳ３）。上記係止後においては、上密閉カップ部材６２のフランジ部６２１とおよび下密閉カップ部材６１のフランジ部６１１がオーリング６３を介して密着されるとともに、下密閉カップ部材６１のフランジ部６１２および固定カップ部３４がオーリング６３を介して密着される。その結果、図２に示すように、鉛直方向において下密閉カップ部材６１と固定カップ部３４が繋がり、上密閉カップ部材６２、下密閉カップ部材６１および固定カップ部３４により密閉空間ＳＰｓが形成され、密閉空間ＳＰｓが外側雰囲気（外側空間ＳＰｏ）から分離される（雰囲気分離）。

この雰囲気分離状態で、円板部４２の下面が基板Ｗの上面Ｗｆのうち周縁部Ｗｓを除く表面領域を上方から覆っている。また、上面ノズル５１Ｆが、円板部４２の切欠部４４内で吐出口５１１を基板Ｗの上面Ｗｆの周縁部を向けた姿勢に位置決めされている。こうして基板Ｗへの処理液の供給準備が完了すると、演算処理部１０Ａは、回転駆動部２３に回転指令を与え、基板Ｗを保持するスピンチャック２１および回転カップ部３１の回転を開始する（ステップＳ４）。基板Ｗおよび回転カップ部３１の回転速度は、例えば１８００回転／分に設定される。また、演算処理部１０Ａはヒータ駆動部４２２を駆動制御してヒータ４２１を所望温度、例えば１８５℃まで昇温させる。

次に、演算処理部１０Ａは、窒素ガス供給部４７に窒素ガス供給指令を与える。これにより、図１６Ｃの矢印Ｆ１に示すように、窒素ガス供給部４７から中央ノズル４５に向けて窒素ガスの供給が開始される（ステップＳ５）。この窒素ガスは、配管４６を通過する間、リボンヒータ４８により加熱され、所望温度（例えば１００℃）に昇温された後で、中央ノズル４５から基板Ｗと円板部４２とで挟まれた空間ＳＰａ（図１０）に向けて吐出される。これにより、基板Ｗの上面Ｗｆが全面的に加熱される。また、基板Ｗの加熱はヒータ４２１によっても行われる。このため、時間の経過によって基板Ｗの周縁部Ｗｓの温度が上昇し、ベベル処理に適した温度、例えば９０℃に達する。また、周縁部Ｗｓ以外の温度も、ほぼ等しい温度にまで上昇する。すなわち、本実施形態では、基板Ｗの上面Ｗｆの面内温度は、ほぼ均一である。したがって、基板Ｗが反るのを効果的に抑制することができる。

これに続いて、演算処理部１０Ａは、処理液供給部５２を制御して上面ノズル５１Ｆおよび下面ノズル５１Ｂに処理液を供給する（同図中の矢印Ｆ２、Ｆ３）。つまり、上面ノズル５１Ｆから基板Ｗの上面周縁部に当たるように処理液の液流が吐出されるとともに、下面ノズル５１Ｂから基板Ｗの下面周縁部に当たるように処理液の液流が吐出される。これによって、基板Ｗの周縁部Ｗｓに対するベベル処理が実行される（ステップＳ６）。そして、演算処理部１０Ａは、基板Ｗのベベル処理に要する処理時間の経過などを検出すると、処理液供給部５２に供給停止指令を与え、処理液の吐出を停止する。

それに続いて、演算処理部１０Ａは、窒素ガス供給部４７に供給停止指令を与え、窒素ガス供給部４７から中央ノズル４５に向けて窒素ガスの供給を停止する（ステップＳ７）。また、演算処理部１０Ａは、回転駆動部２３に回転停止指令を与え、スピンチャック２１および回転カップ部３１の回転を停止させる（ステップＳ８）。

次のステップＳ９で、演算処理部１０Ａは基板Ｗの周縁部Ｗｓを観察してベベル処理の結果を検査する。より具体的には、演算処理部１０Ａは、基板Ｗのローディング時と同様にして、上カップ３３を退避位置に位置決めし、搬送空間ＳＰｔを形成する。そして、演算処理部１０Ａは、観察ヘッド駆動部９２を制御して観察ヘッド９１を基板Ｗに近接させる。そして、観察ヘッド９１により周縁部Ｗｓが撮像されると、演算処理部１０Ａは、観察ヘッド駆動部９２を制御して観察ヘッド９１を基板Ｗから退避させる。これと並行して、演算処理部１０Ａは、撮像された周縁部Ｗｓの画像に基づき、演算処理部１０Ａは、ベベル処理が良好に行われたか否かを検査する。

検査後、演算処理部１０Ａは、通信部１０Ｆを介して基板搬送ロボット１１１に基板Ｗのアンローディングリスエストを行い、処理済の基板Ｗが基板処理装置１から搬出される（ステップＳ１０）。なお、これら一連の工程は繰り返して実行される。

以上のように、本実施形態では、飛散防止機構３の上方に雰囲気分離機構６が設けられ、処理液でベベル処理を行う密閉空間ＳＰｓと、外側空間ＳＰｏとを分離する、いわゆる雰囲気分離を行っている。これにより、処理液により処理する範囲が制限され、乱流の発生箇所を減少させることができ、ベベル処理を安定化させることができる。また、チャンバ１１内であるものの、外側空間ＳＰｏにおいては耐薬品性を有しない部品を採用することができる。このような作用効果を得るために、本実施形態では、雰囲気分離機構６が天井壁１１ａに近接して固定された上密閉カップ部材６２と、上密閉カップ部材６２と飛散防止機構３との間で昇降可能な下密閉カップ部材６１とで構成されている。したがって、次のような作用効果も得られる。

雰囲気分離を行うために、従来では飛散防止機構を構成するカップ部材をチャンバの天井と当接させる技術が提案されている（例えば特許第６２８２９０４号）。この従来技術では、基板Ｗの搬入出を行う際にカップ部材全体を下降させる必要がある。これに対し、本実施形態では、図１６Ａに示すように、基板Ｗの搬入出処理に必要な最小限の距離だけ下密閉カップ部材６１を上昇させればよく、下密閉カップ部材６１の移動量を抑制することができる。この点については、図１６Ｂに示すセンタリング処理を行う時や図１６Ｄに示す観察処理を行う時についても、下密閉カップ部材６１を上昇させることで対応することができる。これらのことから、従来装置よりも基板処理装置１のタクトタイムを短縮することができる（作用効果Ａ）。

また、上記実施形態では、下密閉カップ部材６１のみを昇降させるため、カップ部材全体を昇降させる従来装置よりも昇降機構に加わる負荷を小さくすることができる。また、図３に示すように、下密閉カップ部材６１を周方向において互いに異なる３箇所で支持しながら下密閉カップ部材６１を昇降させている。したがって、下密閉カップ部材６１を安定して昇降させることができる。また、下密閉カップ部材６１を介して上カップ３３、上面保護加熱機構４、ノズルヘッド５６および下密閉カップ部材６１も昇降しており、これらの昇降も安定的、かつ低コストで行うことができる（作用効果Ｂ）。

また、本実施形態では、図２に示すように、天井壁１１ａの直下に設けられたパンチングプレート１４に上密閉カップ部材６２の上方開口を近接させることで、ファンフィルタユニット１３から送られてくる清浄空気が、密閉空間ＳＰｓに送る分と、外側空間ＳＰｏに送る分とに分離される。これによって、それぞれの空間に送られる清浄空気の風量が制御される。したがって、密閉空間ＳＰｓを所望の圧力値に設定することができるとともに、外側空間ＳＰｏとの圧力差も高精度に調整することができる。しかも、処理液雰囲気エリアとして機能する密閉空間ＳＰｓの容積を縮小することができ、基板処理装置１が設置される工場の用力の使用を削減することができる（作用効果Ｃ）。

ここで、清浄空気の風量制御については、種々の方式を採用することができる。例えば図１７Ａに示すように、上密閉カップ部材６２の上方開口と対向する吹出し孔１４１の内径を、それ以外の吹出し孔１４２の内径よりも大きくすることで、密閉空間ＳＰｓへの風量を外側空間ＳＰｏへの風量よりも多くするように制御してもよい。密閉空間ＳＰｓおよびその外側空間の圧力精度を高めるため、例えば図１７Ｂに示すように、密閉空間ＳＰｓのためのファンフィルタユニット１３Ａと、外側空間ＳＰｏのためのファンフィルタユニット１３Ｂとを個別に設けてもよい。さらに、例えば図１７Ｃに示すように、パンチングプレート１４の代わりに、ファンフィルタユニット１３から送風される清浄空気が第１配管１６ａを介して密閉空間ＳＰｓに供給され、第２配管１６ｂを介して外側空間ＳＰｏに供給されるように構成してもよい。そして、第１配管１６ａおよび第２配管１６ｂにそれぞれダンパー１７ａ、１７ｂを介装し、制御ユニット１０からの開度指令に応じてダンパー制御部１８がダンパー１７ａ、１７ｂの開度をそれぞれ独立して制御することで、密閉空間ＳＰｓおよびその外側空間への供給量調整により圧力を制御するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、図８に示すように、基板Ｗから飛散してくる液滴を回転カップ部３１の内部、つまり捕集空間ＳＰｃ内で捕集する。このとき、回転カップ部３１の傾斜面３３４に付着した液滴に対し、カップ回転に伴い発生する遠心力が作用する。また、ベベル処理中に供給されて基板Ｗの上面および下面に沿って径方向外側に流れる窒素ガス等により形成される気流の影響を受ける。これらにより、液滴に対して傾斜面３３４に沿った下向きベクトル応力が作用する。当該応力を受けた液滴が傾斜面３３４に沿って上カップ３３と下カップ３２との隙間ＧＰｃに移動させられる。そして、隙間ＧＰｃの入口に到達した液滴は窒素ガスなどの気体成分とともに隙間ＧＰｃを介して固定カップ部３４の排出空間ＳＰｅに移動される。したがって、回転カップ部３１に付着した液滴は隙間ＧＰｃを経由して速やかに回転カップ部３１から排出される。特に、隙間ＧＰｃは遠心力の方向および気流の流れと平行であるため、液滴を円滑に捕集空間ＳＰｃから排出空間ＳＰｅに排出することができる。このため、基板Ｗから飛散してくる液滴と、回転カップ部３１に付着している液滴との衝突が減少し、跳ね返り液滴の発生を抑制することができる。その結果、ベベル処理を良好に行うことができる（作用効果Ｄ）。なお、本実施形態では、上カップ３３の傾斜面３３４を、縦断面において傾斜角が一定である円錐台面に仕上げているが、例えば図１８に示すように径方向外側（同図の左手側）に張り出した面に仕上げてもよい。

また、本実施形態では、下カップ３２に対する上カップ３３の連結は、図６に示すように、凹部３３５に対する係合ピン３５の係合と、上マグネット３７と下マグネット３６との間で生じる引力とで行われる。したがって、回転中においても、上カップ３３と下カップ３２とはしっかりと連結され、ベベル処理を安定的に行うことができる（作用効果Ｅ）。もちろん、上カップ３３と下カップ３２との連結がこれに限定されるものではなく、例えば係合のみにより上カップ３３と下カップ３２とを連結してもよい。

また、本実施形態では、基板Ｗを回転させるために回転駆動部２３から出力された回転駆動力の一部がカップ駆動力として動力伝達部２７を介して下カップ３２に与えられる。このように単一の回転駆動部２３によって基板Ｗと回転カップ部３１の両方を駆動することができ、装置構成を簡素化することができる。しかも、基板Ｗと回転カップ部３１とを同一方向に同期して回転することができる。そのため、回転している基板Ｗの周縁部から回転カップ部３１を見ると、回転カップ部３１は相対的に静止しているため、基板Ｗから飛散した処理液の液滴が回転カップ部３１に衝突した際に生じる液滴の跳ね返りがさらに良好に抑えられる（作用効果Ｆ）。

この動力伝達部２７は、磁石２７ｂ、２７ｃの間での磁力作用を利用している。このため、図４および図５に示すように、円環部材２７ａと下カップ３２との間でエアギャップＧＰａ（円環部材２７ａと下カップ３２との隙間）を維持しつつカップ駆動力を下カップ３２に伝達することができる。そして、図２に示すように、当該エアギャップＧＰａにノズル支持部５７のフランジ部位５７２を遊挿し、当該ノズル支持部５７を固定配置している。しかも、エアギャップＧＰａを配管経路としても利用している。つまり、ノズル支持部５７に支持された下面ノズル５１Ｂに接続される配管はエアギャップＧＰａを経由して処理液供給部５２に接続されている。したがって、当該配管長さが大幅に短縮され、基板処理装置１の各部レイアウトの自由度および許容度を高めることができる（作用効果Ｇ）。

また、本実施形態では、図７および図８に示すように、上カップ３３の傾斜部位３３３が基板Ｗの周縁部Ｗｓの上方に延設されている。つまり、鉛直上方からの平面視で、上円環部位３３２および傾斜部位３３３の一部は、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの周縁部Ｗｓを全周にわたって覆う庇部位として機能する。しかも、本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、上面ノズル５１Ｆは、その吐出口５１１を鉛直方向において上記庇部位よりも低いベベル処理位置に位置した状態で、吐出口５１１から処理液を吐出し、基板Ｗの周縁部Ｗｓに着液させる。したがって、次のような作用効果が得られる。

回転カップ部３１による液滴の捕集時には、液滴が上カップ３３の傾斜面３３４に衝突し、その一部が上方に舞い上がることがある。また、基板Ｗの周縁部に処理液が供給された際、処理液の液滴の一部が上方に飛散することもある。このように上方に飛散した液滴が基板Ｗ上に再付着すると、ウォーターマークは発生する。しかしながら、本実施形態では、上記した庇部位が上方に飛散した液滴を捕集して基板Ｗへの再付着を効果的に防止する。したがって、基板Ｗをさらに良好にベベル処理することができる。また、図１２（ｂ）に示すプリディスペンス処理においても同様の作用効果が得られる（作用効果Ｈ）。

このプリディスペンス処理は、上面ノズル５１Ｆをノズル移動部５５により基板Ｗの径方向Ｘに微小距離だけ移動させることで実行可能となっている。したがって、プリディスペンス処理のために、上面ノズル５１Ｆを回転カップ部３１から離れた位置に移動させる必要はなく、回転カップ部３１内でプリディスペンス処理を実行可能となっている。その結果、従来装置よりも基板処理装置１のタクトタイムを短縮することができる（作用効果Ｉ）。

ここで、プリディスペンス処理を行う際の上面ノズル５１Ｆの移動方向は径方向Ｘに限定されるものではなく、任意である。例えば図１９に示すように、上面ノズル５１Ｆを構成するノズル本体５１２のうち吐出口５１１から離れた一方端部５１３に回動軸ＡＸ５１が設けられている。この回動軸ＡＸ５１は鉛直方向Ｚと平行に延びている。このため、ノズル移動部５５が上面ノズル５１Ｆを回動軸ＡＸ５１まわりに移動させることで、吐出口５１１から吐出される処理液の着液位置を変更することができる。より具体的には、回動軸ＡＸ５１まわりに上面ノズル５１Ｆを回動させることでベベル処理位置とプリディスペンス処理とを切り替えるように構成してもよい。

また、本実施形態では、ノズル移動部５５は、ベベル処理位置とプリディスペンス処理とを切り替えるのみならず、基板Ｗの径方向Ｘにおいて、吐出口５１１の位置を変更させることで処理液の着液位置を変更可能となっている。つまり、演算処理部１０Ａがノズル移動部５５を制御することで処理液を所望の周縁部Ｗｓに着液させる。このため、基板Ｗの周縁部Ｗｓにおいてベベル処理される幅（径方向Ｘにおける基板Ｗの端面から着液位置までの長さ）を変更可能となっている。なお、このような機能は、図１９に示す実施形態においても同様である。

また、本実施形態では、基板Ｗの上面Ｗｆを上方から覆うように円板部４２が設けられている。そこで、図９に示すように、円板部４２に切欠部４４が設けられ、上面ノズル５１Ｆが比較的広い範囲にわたって移動可能となっており、上記したベベル処理位置およびプリディスペンス処理の切替機能と、ベベル処理幅の変更機構とを効果的に達成させることが可能となっている（作用効果Ｊ）。

ここで、切欠部４４は密閉空間ＳＰｓにおける乱流発生の主要因のひとつになる。しかしながら、本実施形態では、図３、図９、図１２に示すように、上面ノズル５１Ｆの下端部が切欠部４４に入り込んで部分的に塞いでいる。これにより、切欠部４４での乱流発生を抑制することができる（作用効果Ｋ）。

また、乱流発生をより効果的に抑制するためには、図２０Ａに示すように、吐出口５１１の位置や上面ノズル５１Ｆの姿勢を維持したまま、各上面ノズル５１Ｆにアタッチメント５１４を取り付けてもよい。また、図２０Ｂに示すように、吐出口５１１の位置や上面ノズル５１Ｆの姿勢を維持したまま、全上面ノズル５１Ｆに対して単一のアタッチメント５１５を取り付けてもよい。これらによって、各アタッチメント付上面ノズル５１Ｆが切欠部４４に占める割合が増え、切欠部４４をほぼ塞ぐことができる。その結果、切欠部４４での乱流発生をさらに効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態では、上面保護加熱機構４を設け、基板Ｗの面内温度の均一性を図っている。より具体的には、次に説明するシミュレーション結果に基づき中央ノズル４５に供給する加熱ガスの流量や温度を制御している。

図１０に示すように、鉛直方向においてスピンチャック２１に保持された基板Ｗに対して円板部４２を近接させた状態で回転する基板Ｗに向けて中央ノズル４５から種々の流量で窒素ガス（加熱ガス）を吐出した場合について、気流解析を行った。ここでは、ヒータ４２１およびリボンヒータ４８を停止させた状態で、しかも、具体的な解析条件は、
・基板Ｗと円板部４２との離間距離＝２ｍｍ
・基板Ｗの回転数＝１８００ｒｐｍ
・窒素ガスの吐出流量＝０、５０、７５、１００、１３０Ｌ／ｍｉｎ
・中央ノズル４５の口径＝６０ｍｍφ
に設定した。そして、当該解析条件下での基板Ｗの径方向Ｘにおける各位置での気流速度をプロットしたグラフが、図２１に示されている。図２１からわかるように、基板Ｗの径方向Ｘにおける気流速度は、中央ノズル４５から吐出される窒素ガスの流量に応じて変化する。特に、基板Ｗの周縁部Ｗｓ（ここでは、基板中心から１４７ｍｍ）での気流速度がゼロを下回る、つまり基板Ｗの周囲（捕集空間ＳＰｃ）から基板中心に向かう気流が発生すると、液滴の巻込みが生じてしまう。そこで、基板Ｗの周縁部Ｗｓ（ここでは、基板中心から１４７ｍｍ）での気流速度をガス流量毎に抜き出し、プロットしたグラフが、図２２に示されている。図２２からわかるように、液滴の巻込みを防止するためには、中央ノズル４５から約５７Ｌ／ｍｉｎ以上で窒素ガスを吐出する必要がある。

一方、中央ノズル４５から吐出される窒素ガスの流量が増大するにしたがって気流速度は上昇する。したがって、過剰な流量で窒素ガスを中央ノズル４５に供給すると、基板Ｗの上面Ｗｆに沿った気流速度が高くなり、基板Ｗの上面Ｗｆに形成されているパターンに悪影響を及ぼすことがある。また、本実施形態では、図８に示すように、捕集空間ＳＰｃで捕集した液滴および気体成分が隙間ＧＰｃを介して排出空間ＳＰｅに排出される。このため、基板Ｗから捕集空間ＳＰｃに流れ込む窒素ガスの流量が排気機構３８により排出空間ＳＰｅから排気される排気流量よりも過剰となると、逆流の渦が発生することがある。窒素ガスの流量を上げると、基板Ｗと回転カップ部３１との間を流れる排気風速が落ちる。このことは気流解析から判明している。この主要因のひとつは、隙間ＧＰｃが狭く、窒素ガスの流量が上げると、圧損が生じて排出できない排気が逆流となって基板Ｗの上面端部においても逆流の渦が発生することがある。そこで、これらが発生しない範囲で、中央ノズル４５から吐出する窒素ガス流量の最大値を設定するのが望ましく、上記排気流量の０．３倍程度に設定している。

次に、加熱ガスの温度について説明する。図１０に示すように、鉛直方向においてスピンチャック２１に保持された基板Ｗに対してヒータ内蔵の円板部４２を近接させた状態で回転する基板Ｗに向けて中央ノズル４５から種々の温度の加熱ガスを吐出した場合について、気流解析を行った。ここでの具体的な解析条件は、
・ヒータ４２１の温度＝１８５℃
・加熱ガスの温度＝２７℃、８０℃、１３０℃
・基板Ｗと円板部４２との離間距離＝２ｍｍ
・基板Ｗの回転数＝１８００ｒｐｍ
・加熱ガスの吐出流量＝８０Ｌ／ｍｉｎ
・中央ノズル４５の口径＝６０ｍｍφ
に設定した。

そして、当該解析条件下での基板Ｗの径方向Ｘにおける各位置での基板Ｗの表面温度をプロットしたグラフが、図２３に示されている。図２３からわかるように、基板Ｗにおける面内温度の均一性は、加熱ガスの温度上昇に伴って向上してピークを示し、更なる温度上昇で若干低下する傾向にある。そこで、基板Ｗの中心位置（ｒ＝０ｍｍ）およびエッジ位置（ｒ＝１５０ｍｍ）での、加熱ガスの吐出温度の変化に伴う基板Ｗの表面温度の変化をプロットしたグラフが、図２４である。このグラフからわかるように、中央ノズル４５から吐出される加熱ガスの温度を約１００℃に設定することで基板Ｗの表面温度を均一化することができる。また、基板Ｗの反りを抑えつつベベル処理を良好に行うためには、表面温度差を２０℃以内の範囲に抑えるのが望ましい。この点から本実施形態では、図２４中の１点鎖線（＋２０℃）と点線（ｒ＝０ｍｍ）とから加熱ガスの吐出温度の上限値を１３０℃とし、２点鎖線（－２０℃）と点線（ｒ＝０ｍｍ）とから加熱ガスの吐出温度の下限値を６５℃としている。つまり、演算処理部１０Ａは、加熱ガスの温度が６５℃から１３０℃の吐出温度範囲に設定する。

図２５は本発明に係る基板処理装置の第２実施形態の構成を示す図である。図２６は第２実施形態における回転カップ部の構成を示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、
（Ａ）雰囲気分離機構６が設けられていない点
（Ｂ）スピンチャック２１および回転カップ部３１をそれぞれ回転駆動する回転駆動部２３Ａ、２３Ｂが設けられている点と、
である。

上記相違点（Ａ）に伴い、ノズルヘッド５６が梁部材４９に固定されている。また、第１昇降駆動部７１が梁部材４９の一方端部に連結されるとともに第２昇降駆動部７２が梁部材４９の他方端部に連結されている。このため、演算処理部１０Ａが、第１昇降駆動部７１および第２昇降駆動部７２を同期して制御することで、ノズルヘッド５６、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２が一体的に昇降される。また、上カップ３３の上円環部位３３２は、その下面が上記のようにして昇降する円板部４２の上面周縁部と係合可能となるように、傾斜部位３３３の上端部に対して径方向内側に延設されている。このため、上カップ３３は、円板部４２の昇降に応じて、下カップ３２と連結される位置（図２５、後で説明する図２８Ｃ）と、下カップ３２から上方に離間した位置（後で説明する図２８Ａ、図２８Ｂ、図２８Ｄ）とに位置決めされる。

また、上記相違点（Ｂ）に伴い、下カップ３２の下面に筒状部位３２２が取り付けられている。この筒状部位３２２はベルト部材を介して回転駆動部２３Ｂと連結されている。このため、演算処理部１０Ａが回転駆動部２３Ｂに回転指令を与えると、これに応じて回転駆動部２３Ｂが作動して下カップ３２を回転軸ＡＸまわりに回転させる。なお、回転駆動部２３Ａは第１実施形態と同一であり、演算処理部１０Ａからの回転指令に応じてスピンチャック２１を回転軸ＡＸまわりに回転させる。このように第２実施形態では、いわゆる２軸駆動で基板Ｗと回転カップ部３１とを互いに独立して駆動可能となっている。ただし、ベベル処理を行う際には、演算処理部１０Ａは回転駆動部２３Ａ、２３Ｂを同期制御することで、第１実施形態と同様に、回転カップ部３１および基板Ｗの両方を同一方向でしかも同期して回転させる。

なお、その他の構成は、基本的に第１実施形態と同一であり、同一符号を付することで、構成説明を省略する。

図２７は図２５に示す基板処理装置により基板処理動作の一例として実行されるベベル処理を示すフローチャートである。また、図２８Ａないし図２８Ｄはベベル処理中の装置各部を示す模式図である。第２実施形態では、上記相違点（Ａ）に伴い、下密閉カップ部材６１の昇降が梁部材４９の昇降に置き換わっている点を除き、基本的には第１実施形態と同様にして、ベベル処理が実行される。すなわち、演算処理部１０Ａは、昇降駆動部７１、７２によりノズルヘッド５６、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２を一体的に上昇させる。この梁部材４９の上昇途中で、円板部４２の上面周縁部が上カップ３３の上円環部位３３２と係合し、それ以降、ノズルヘッド５６、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２と一緒に上カップ３３が上昇して退避位置に位置決めされる。これにより、スピンチャック２１の上方に基板搬送ロボット１１１のハンドＲＨが進入するのに十分な搬送空間ＳＰｔが形成される。そして、搬送空間ＳＰｔの形成完了を確認すると、演算処理部１０Ａは、通信部１０Ｆを介して基板搬送ロボット１１１に基板Ｗのローディングリスエストを行い、図２８Ａに示すように未処理の基板Ｗが基板処理装置１に搬入されてスピンチャック２１の上面に載置されるのを待つ。そして、スピンチャック２１上に基板Ｗが載置される（ステップＳ２１）。なお、この時点では、ポンプ２６は停止しており、スピンチャック２１の上面上で基板Ｗは水平移動可能となっている。

基板Ｗのローディングが完了すると、基板搬送ロボット１１１が基板処理装置１から退避する。それに続いて、演算処理部１０Ａは、３つの当接部材８１（図２８Ｂでは、２本のみを図示）が基板Ｗに近接するように、センタリング駆動部８２を制御する。これによりスピンチャック２１に対する基板Ｗの偏心が解消され、基板Ｗの中心がスピンチャック２１の中心と一致する（ステップＳ２２）。こうしてセンタリング処理が完了すると、演算処理部１０Ａは、３つの当接部材８１が基板Ｗから離間するようにセンタリング駆動部８２を制御するとともに、ポンプ２６を作動させて負圧をスピンチャック２１に付与する。これにより、スピンチャック２１は基板Ｗを下方から吸着保持する。

次に、演算処理部１０Ａは、昇降駆動部７１、７２に下降指令を与える。これに応じて、昇降駆動部７１、７２がノズルヘッド５６、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２を一体的に下降させる。この下降途中で、円板部４２の上面周縁部により下方から支持されている上カップ３３が下カップ３２に連結される。これによって、回転カップ部３１が形成される。

回転カップ部３１の形成後に、ノズルヘッド５６、梁部材４９、支持部材４３および円板部４２が一体的にさらに下降し、円板部４２が下限位置に位置決めされる。この下限位置では、円板部４２は基板Ｗの上面Ｗｆから所定距離、例えば２ｍｍだけ上方に離れている。また、上面ノズル５１Ｆが、円板部４２の切欠部４４内で吐出口５１１を基板Ｗの上面Ｗｆの周縁部を向けた姿勢に位置決めされている。こうして基板Ｗへの処理液の供給準備が完了すると、演算処理部１０Ａは、回転駆動部２３Ａ、２３Ｂに回転指令を与え、基板Ｗを保持するスピンチャック２１および回転カップ部３１の回転を開始する（ステップＳ２４）。基板Ｗおよび回転カップ部３１の回転速度は、例えば１８００回転／分に設定される。また、演算処理部１０Ａはヒータ駆動部４２２を駆動制御してヒータ４２１を所望温度、例えば１８５℃まで昇温させる。

次に、演算処理部１０Ａは、窒素ガス供給部４７に窒素ガス供給指令を与える。これにより、図２８Ｃの矢印Ｆ１に示すように、窒素ガス供給部４７から中央ノズル４５に向けて窒素ガスの供給が開始される（ステップＳ２５）。この窒素ガスは、配管４６を通過する間、リボンヒータ４８により加熱され、所望温度（例えば１００℃）に昇温された後で、中央ノズル４５から基板Ｗと円板部４２とで挟まれた空間に向けて吐出される。これにより、基板Ｗの上面Ｗｆが全面的に加熱される。また、基板Ｗの加熱はヒータ４２１によっても行われる。このため、時間の経過によって基板Ｗの周縁部Ｗｓの温度が上昇し、ベベル処理に適した温度、例えば９０℃に達する。また、周縁部Ｗｓ以外の温度も、ほぼ等しい温度にまで上昇する。すなわち、本実施形態では、基板Ｗの上面Ｗｆの面内温度は、ほぼ均一である。したがって、基板Ｗが反るのを効果的に抑制することができる。

これに続いて、演算処理部１０Ａは、処理液供給部５２を制御して上面ノズル５１Ｆおよび下面ノズル５１Ｂに処理液を供給する（同図中の矢印Ｆ２、Ｆ３）。つまり、上面ノズル５１Ｆから基板Ｗの上面周縁部に当たるように処理液の液流が吐出されるとともに、下面ノズル５１Ｂから基板Ｗの下面周縁部に当たるように処理液の液流が吐出される。これによって、基板Ｗの周縁部Ｗｓに対するベベル処理が実行される（ステップＳ２６）。そして、演算処理部１０Ａは、基板Ｗのベベル処理に要する処理時間の経過などを検出すると、処理液供給部５２に供給停止指令を与え、処理液の吐出を停止する。

それに続いて、演算処理部１０Ａは、窒素ガス供給部４７に供給停止指令を与え、窒素ガス供給部４７から中央ノズル４５に向けて窒素ガスの供給を停止する（ステップＳ２７）。また、演算処理部１０Ａは、回転駆動部２３Ａ、２３Ｂに回転停止指令を与え、スピンチャック２１および回転カップ部３１の回転を停止させる（ステップＳ２８）。

次のステップＳ２９で、演算処理部１０Ａは基板Ｗの周縁部Ｗｓを観察してベベル処理の結果を検査する。演算処理部１０Ａは、基板Ｗのローディング時と同様にして、上カップ３３を退避位置に位置決めし、搬送空間ＳＰｔを形成する。そして、演算処理部１０Ａは、観察ヘッド駆動部９２を制御して観察ヘッド９１を基板Ｗに近接させる。そして、観察ヘッド９１により周縁部Ｗｓが撮像されると、演算処理部１０Ａは、観察ヘッド駆動部９２を制御して観察ヘッド９１を基板Ｗから退避させる。これと並行して、演算処理部１０Ａは、撮像された周縁部Ｗｓの画像に基づき、演算処理部１０Ａは、ベベル処理が良好に行われたか否かを検査する（ステップＳ２９）。

検査後、演算処理部１０Ａは、通信部１０Ｆを介して基板搬送ロボット１１１に基板Ｗのアンローディングリスエストを行い、処理済の基板Ｗが基板処理装置１から搬出される（ステップＳ３０）。なお、これら一連の工程は繰り返して実行される。

以上のように、第２実施形態によれば、上記相違点（Ａ）のために上記作用効果Ａないし作用効果Ｃは得られず、また上記相違点（Ｂ）のために上記作用効果Ｆは得られないが、その他の作用効果は第１実施形態と同様に得られる。

上記した実施形態において、スピンチャック２１が本発明の「基板保持部」の一例に相当している。回転カップ部３１が本発明の「カップ部」の一例に相当している。アタッチメント付上面ノズル５１Ｆが切欠部４４に占める割合が本発明の「占有割合」の一例に相当している。上面保護加熱機構４が本発明の「上面保護機構」の一例に相当している。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、３種類の処理液を用いて基板Ｗの周縁部Ｗｓに対してベベル処理を施しているが、処理液の種類はこれに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、互いに分離可能な上カップ３３および下カップ３２を、処理時において相互に連結することで上カップ３３および下カップ３２を一体化される、いわゆる分割構造の回転カップ部３１により液滴を捕集する基板処理装置１に本発明を適用している。ただし、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、予め上カップおよび下カップが一体化された回転カップ部によって液滴を捕集する基板処理装置にも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、飛散防止機構３が回転カップ部３１と固定カップ部３４とを有する基板処理装置１に本発明を適用しているが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば飛散防止機構３がスピンチャック２１に保持された基板Ｗの外周を囲むように固定配置されたカップ部で基板Ｗからの液滴を捕集するように構成された基板処理装置にも適用することができる。

この発明は、基板に処理液を供給して当該基板を処理する基板処理技術全般に対して適用可能である。

１…基板処理装置
２…回転機構
３…飛散防止機構
４…上面保護加熱機構（上面保護機構）
５…処理機構
７…昇降機構
２１…スピンチャック（基板保持部）
３１…回転カップ部（カップ部）
３２…下カップ
３３…上カップ
４４…切欠部
５１Ｆ…上面ノズル（処理液吐出ノズル）
３３２…上円環部位（庇部位）
３３３…傾斜部位（庇部位）
５１４…アタッチメント
ＡＸ…回転軸
Ｗ…基板
Ｗｓ…周縁部
Ｘ…径方向
Ｚ…鉛直方向

Claims (11)

1. 基板を保持しながら鉛直方向に延びる回転軸まわりに回転可能に設けられる基板保持部と、
   前記基板保持部を回転させる回転機構と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の周縁部に向けて処理液を吐出口から吐出する処理液吐出ノズルを有する処理機構と、
   回転する前記基板の外周を囲みながら前記基板保持部の回転に伴い前記基板から飛散する前記処理液を捕集するカップ部を有する飛散防止機構と、
   制御部と、を備え、
   前記カップ部は、その上端部の内径が前記基板の直径よりも小さく、かつその下端部の内径が前記基板の直径よりも大きく、その内周面が傾斜面に仕上げられた傾斜部位を有し、
   前記傾斜部位の前記上端部は、鉛直上方からの平面視で、前記基板保持部に保持された前記基板の周縁部を全周にわたって覆った状態で前記基板から飛散する前記処理液を前記傾斜面で捕集するとともに前記傾斜面に沿って前記傾斜部位の前記下端部に向けて流動させる庇部位を含み、
   前記制御部は、鉛直方向において前記傾斜部位の前記下端部が前記基板より下方に位置するとともに前記吐出口が前記庇部位よりも低いベベル処理位置に位置した状態で、前記吐出口から吐出される前記処理液が前記基板の周縁部に着液するように、前記処理機構を制御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、
   前記ベベル処理位置は前記庇部位の鉛直下方である基板処理装置。
3. 基板を保持しながら鉛直方向に延びる回転軸まわりに回転可能に設けられる基板保持部と、
   前記基板保持部を回転させる回転機構と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の周縁部に向けて処理液を吐出口から吐出する処理液吐出ノズルを有する処理機構と、
   回転する前記基板の外周を囲みながら前記基板保持部の回転に伴い前記基板から飛散する前記処理液を捕集するカップ部を有する飛散防止機構と、
   制御部と、を備え、
   前記カップ部は、鉛直上方からの平面視で、前記基板保持部に保持された前記基板の周縁部を全周にわたって覆う庇部位を有し、
   前記制御部は、鉛直方向において前記吐出口が前記庇部位よりも低いベベル処理位置に位置した状態で、前記吐出口から吐出される前記処理液が前記基板の周縁部に着液するように、前記処理機構を制御し、
   前記処理機構は、前記処理液吐出ノズルを移動させることで、前記吐出口の位置を前記ベベル処理位置と前記ベベル処理位置よりも前記カップ部に近いプリディスペンス位置との間で切り替えるノズル移動部を有し、
   前記制御部は、前記基板の周縁部を処理するときには前記吐出口が前記ベベル処理位置に位置する一方、前記処理液吐出ノズルからのプリディスペンスを行うときには前記吐出口が前記プリディスペンス位置に位置して前記吐出口から吐出される前記処理液が直接的に前記カップ部に吐出されるように、前記ノズル移動部を制御する基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記ノズル移動部は、前記基板の径方向において前記ベベル処理位置を変更して前記基板の周縁部における前記処理液の着液位置を調整可能となっており、
   前記制御部は、前記ベベル処理位置の変更によって前記処理液により処理される領域の前記基板の端面から前記径方向内側への幅を制御する基板処理装置。
5. 請求項３または４に記載の基板処理装置であって、
   前記処理液吐出ノズルは、前記基板の径方向に移動可能なノズル本体を有し、
   前記ノズル本体において前記吐出口が前記径方向の外側に設けられており、
   前記ノズル移動部は、前記基板の径方向に前記ノズル本体を移動させることで、前記吐出口を前記ベベル処理位置または前記プリディスペンス位置に位置決めする基板処理装置。
6. 請求項３または４に記載の基板処理装置であって、
   前記処理液吐出ノズルは、前記カップ部から離れた一方端部が鉛直方向に延びる回動軸まわりに回動自在に軸支されるノズル本体を有し、
   前記ノズル本体の他方端部に前記吐出口が設けられ、
   前記ノズル移動部は、前記回動軸まわりに前記ノズル本体を移動させることで、前記吐出口を前記ベベル処理位置または前記プリディスペンス位置に位置決めする基板処理装置。
7. 基板を保持しながら鉛直方向に延びる回転軸まわりに回転可能に設けられる基板保持部と、
   前記基板保持部を回転させる回転機構と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の周縁部に向けて処理液を吐出口から吐出する処理液吐出ノズルを有する処理機構と、
   回転する前記基板の外周を囲みながら前記基板保持部の回転に伴い前記基板から飛散する前記処理液を捕集するカップ部を有する飛散防止機構と、
   鉛直上方からの平面視において、前記カップ部の内側で前記基板保持部に保持された前記基板の上面から所定間隔をあけて前記基板の上面を覆う遮断板を有する上面保護機構と、
   制御部と、を備え、
   前記カップ部は、鉛直上方からの平面視で、前記基板保持部に保持された前記基板の周縁部を全周にわたって覆う庇部位を有し、
   前記制御部は、鉛直方向において前記吐出口が前記庇部位よりも低いベベル処理位置に位置した状態で、前記吐出口から吐出される前記処理液が前記基板の周縁部に着液するように、前記処理機構を制御し、
   前記処理液吐出ノズルは、前記遮断板の周縁部に形成された切欠部を塞ぐように配置される基板処理装置。
8. 請求項７に記載の基板処理装置であって、
   前記処理液吐出ノズルは、下端面に前記吐出口が形成されたノズル本体を有し、
   前記吐出口が前記切欠部から前記基板の周縁部を臨むように、前記ノズル本体が前記切欠部に配置されて前記切欠部を塞ぐ基板処理装置。
9. 請求項７に記載の基板処理装置であって、
   前記処理液吐出ノズルは、下端面に前記吐出口が形成されたノズル本体と、前記ノズル本体に取り付けられて前記切欠部における前記処理液吐出ノズルの占有割合を増やすアタッチメントとを有し、
   前記吐出口が前記切欠部から前記基板の周縁部を臨むように、前記ノズル本体が前記切欠部に配置されるとともに、前記アタッチメントが前記切欠部に入り込んで前記切欠部を塞ぐ基板処理装置。
10. 請求項７ないし９のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
    前記上面保護機構、前記処理液吐出ノズルおよび前記カップ部を、一体的に鉛直方向に昇降させる昇降機構を備える基板処理装置。
11. 鉛直方向に延びる回転軸まわりに回転される基板の外周をカップ部で囲いながら処理液吐出ノズルの吐出口からの処理液により前記基板の周縁部を処理する基板処理方法であって、
    前記カップ部は、その上端部の内径が前記基板の直径よりも小さく、かつその下端部の内径が前記基板の直径よりも大きく、その内周面が傾斜面に仕上げられた傾斜部位を有し、
    前記傾斜部位の前記上端部は、鉛直上方からの平面視で、前記基板の周縁部を全周にわたって覆った状態で前記基板から飛散する前記処理液を前記傾斜面で捕集するとともに前記傾斜面に沿って前記傾斜部位の前記下端部に向けて流動させる庇部位を含み、
    鉛直方向において前記傾斜部位の前記下端部が前記基板より下方に位置するとともに前記カップ部の前記庇部位により前記基板の周縁部を鉛直上方から覆った状態で、鉛直方向において前記吐出口を前記庇部位よりも低いベベル処理位置に位置決めしながら前記吐出口から前記処理液を前記基板の周縁部に着液させることを特徴とする基板処理方法。