(57)【要約】  【課題】基板の状態によらずに処理液の消費量を抑制することができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。  【解決手段】処理対象の基板Ｗは、スピンチャック１によって保持され、密閉可能な処理チャンバ１２内に収容される。処理チャンバ１２内の空間は、排気／吸気路１３、三方弁１４および排気路１６を介して気体吸引機構１７によって、減圧することができる。薬液ノズル２から基板Ｗに薬液を供給して薬液処理工程を行うときには、処理チャンバ１２内は、減圧状態とされる。  【効果】減圧雰囲気中では、基板Ｗの処理液に対する濡れ性が良くなるので、基板Ｗの表面が疎水性表面であっても、少量の薬液でその表面全域を覆うことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持機構によって基板を保持させる基板保持工程と、
前記基板保持工程中に、前記基板保持機構によって保持されている基板に処理液を供給する処理液供給工程と、
この処理液供給工程中に、前記基板保持機構によって保持されている基板を含む空間を大気圧よりも低い所定気圧以下の減圧状態に保持する減圧工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記処理液は、薬液または純水を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記基板保持機構によって基板を水平に保持し、この水平保持された基板の表面に処理液を液盛りして当該処理液の液膜を保持し、この液膜を形成する処理液によって基板の表面を処理する液盛り工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記基板保持機構は、基板を保持して回転させることができる基板保持回転機構であり、
前記処理液による処理の後に前記減圧工程と並行して行われ、前記基板保持回転機構によって基板を回転させて当該基板表面の処理液を排除する乾燥工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記基板保持機構は、密閉可能な処理チャンバ内に収容されており、
前記減圧工程は、前記処理チャンバを密閉状態とし、この処理チャンバの内部空間を排気して減圧する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記基板保持機構は、基板の一方表面に対向するベース部材を含み、
前記減圧工程は、前記ベース部材に前記基板の他方表面側から蓋部材を密接させることにより、前記ベース部材および蓋部材によって密閉された密閉空間内に前記基板を収容する工程と、前記密閉空間を排気して減圧する工程とを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項７】
基板を保持する基板保持機構と、
この基板保持機構に保持されている基板に処理液を供給する処理液供給機構と、
前記基板保持機構によって保持されている基板を含む空間を大気圧よりも低い所定気圧以下に減圧する減圧機構とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に処理液（薬液または純水）を供給して当該基板を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、半導体基板（半導体ウエハ）に対して処理液を用いた処理を施す基板処理装置が用いられる。基板を１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置は、基板をほぼ水平に保持して回転するスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板に対して処理液（薬液または純水）を供給する処理液ノズルとを備えている。
基板を薬液で処理する場合、スピンチャックを回転させておく一方で処理液ノズルからの薬液の吐出を継続し、スピンチャック上で薬液の流れを形成しながら基板表面の処理を進行させる方法（連続吐出処理）が従来から行われてきた。また、他の方法として、スピンチャックを停止状態または極低速回転状態とする一方で処理液ノズルから基板表面に処理液を供給して当該表面に液盛りし、基板表面で液膜を保持した状態で処理を進める液盛り処理（パドル処理）が知られている。この方法を用いることで、薬液の消費量を少なくすることができる。
【特許文献１】特開２００１−２３７２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、基板上に形成されるパターンの微細化およびデバイスの高性能化に伴って、基板上の膜に形成されるホール径の微細化や膜種の変更が提案され、かつ、実施されている。これに伴い、基板の表面（基板上に形成された薄膜の表面）が疎水状態となる場合がでてきている。
基板表面が疎水状態であると、処理液によって基板の全面を覆うことが難しくなり、これにより、処理の面内不均一を生じるおそれがある。
【０００４】
そこで、連続吐出処理を行う場合には、処理液を大流量で基板上に連続供給することによって、基板の全面を覆うようにしているが、これに伴って、処理液の消費量が増加している。
また、液盛り処理を行う場合には、基板全面を覆う液膜が形成されるまで処理液を供給することになるが、そのために必要な処理液量が多くなっている。
【０００５】
このように、従来技術では、疎水状態の基板の処理の際には処理液が大量に必要となり、このことが、基板処理コストを増加させている。
そこで、この発明の目的は、基板の状態によらずに処理液の消費量を抑制することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板保持機構（１）によって基板（Ｗ）を保持させる基板保持工程と、前記基板保持工程中に、前記基板保持機構によって保持されている基板に処理液を供給する処理液供給工程と、この処理液供給工程中に、前記基板保持機構によって保持されている基板を含む空間を大気圧よりも低い所定気圧以下の減圧状態に保持する減圧工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００７】
この方法によれば、基板保持機構によって保持されている基板に処理液を供給するとき、この基板を含む空間が大気圧よりも低い所定気圧以下（たとえば９３０ｈＰａ以下。より好ましくは、５００ｈＰａ以下。さらに好ましくは３００ｈＰａ以下。最も好ましくは３０ｈＰａ以下の真空域）に減圧される。本件発明者が検証したところ、前記所定気圧以下の減圧空間内では、基板に対する処理液の見かけ上の接触角が減少し、基板表面が疎水性表面である場合であっても、処理液は、基板表面に対して良好な濡れ性を示す。この発明は、このような知見に基づき、減圧環境下で基板に処理液を供給することにより、基板表面がたとえ疎水性表面である場合であっても、少量の処理液で基板表面の全域を覆うことを可能としている。その結果、基板の状態によらずに処理液の消費量を抑制することができる。
【０００８】
さらに、処理液の使用量が減少することにより、基板処理のコストを低減することができる。また、基板に供給された処理液を回収して再利用する場合においては、大気に晒される処理液の量が減少することになるので、処理液の寿命を長くすることができ、やはり、結果として、処理液の使用量が減少する。これにより、コストダウンを見込むことができる。
【０００９】
さらにまた、処理液の使用量が減少することによって、処理液から生じるミストを低減することができる。これにより、ミストが基板の表面に再付着することによる欠陥を低減または防止することができる。
さらにまた、処理液に対する基板の濡れ性が向上されることによって、基板上に形成された微細なパターンの間や微細なホール内にも処理液を行き渡らせることができる。これによって、基板表面をくまなく処理液によって処理することができ、たとえば、処理液による基板表面の洗浄を行う場合には、洗浄効率の向上を見込むことができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記処理液は、薬液または純水を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法である。
前記のような減圧環境下では、基板表面がたとえ疎水性表面である場合でも、この基板表面は、薬液および純水のいずれに対しても良好な濡れ性を示す。したがって、処理液が薬液または純水のいずれを含む場合でも、前述のような効果を得ることができる。
【００１１】
特に、薬液および純水の両方を処理液として用いる場合に、まず基板表面に薬液を供給して薬液処理工程を行い、その後に、薬液の供給を停止し、代わって基板表面に純水を供給する純水供給工程を行うことができる。この場合、純水の供給により、基板上の薬液を純水に置換するリンス工程が行われることになるが、基板が純水に対して良好な濡れ性を示すことにより、少量の純水によって、基板表面の全域を洗浄することが可能になる。むろん、洗浄用の純水は、基板上の微小なパターン間や微小なホール内にも入り込むから、優れたリンス効率を得ることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記基板保持機構によって基板を水平に保持し、この水平保持された基板の表面に処理液を液盛りして当該処理液の液膜を保持し、この液膜を形成する処理液によって基板の表面を処理する液盛り工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法である。
この方法では、基板が水平に保持され、この基板の表面に処理液が液盛りされる。このような液盛り処理が、前記所定気圧以下の減圧空間内で行われることにより、少量の処理液を基板上に供給すれば、この処理液によって基板表面の全域を覆う液膜を容易に形成することができる。こうして、液盛り処理に要する処理液の量を減少することができるから、基板処理のコストを低減することができる。また、使用後の処理液を回収して再利用する場合においても、大気に晒される処理液の量を減少することができることから、処理液寿命の延命を図ることができ、これによってもコストダウンを実現することができる。
【００１３】
なお、前記基板保持機構として基板保持回転機構を用いる場合に、前記液盛り工程においては、基板保持回転機構による基板の回転を停止してもよいし、この基板保持回転機構によって前記液膜が破れない程度の低速回転状態で基板を回転させることとしてもよい。
請求項４記載の発明は、前記基板保持機構は、基板を保持して回転させることができる基板保持回転機構であり、前記処理液による処理の後に前記減圧工程と並行して行われ、前記基板保持回転機構によって基板を回転させて当該基板表面の処理液を排除する乾燥工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１４】
この方法では、基板を回転させて、遠心力によって当該基板表面の処理液を排除する乾燥工程においても、当該基板が前記所定気圧以下の減圧雰囲気中に置かれることになる。これにより、酸素濃度が低減された雰囲気中で乾燥工程が行われるから、基板表面における、いわゆるウォーターマークの発生を抑制または防止することができ、良好な乾燥処理を実現することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記基板保持機構は、密閉可能な処理チャンバ（１２）内に収容されており、前記減圧工程は、前記処理チャンバを密閉状態とし、この処理チャンバの内部空間を排気して減圧する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法である。
この方法では、処理チャンバを密閉状態とするとともに、この処理チャンバの内部空間を排気することによって、基板保持機構によって保持されている基板を含む空間を前記所定気圧以下に減圧することができる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、前記基板保持機構は、基板の一方表面に対向するベース部材（２５）を含み、前記減圧工程は、前記ベース部材に前記基板の他方表面側から蓋部材（５１）を密接させることにより、前記ベース部材および蓋部材によって密閉された密閉空間（５０）内に前記基板を収容する工程と、前記密閉空間を排気して減圧する工程とを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１７】
この方法では、基板保持機構に備えられたベース部材とこれに密接する蓋部材とにより、基板を取り囲む密閉空間を形成することができ、この密閉空間を前記所定気圧以下に減圧するようにしている。これにより、減圧が必要な空間の容積が小さくなるから、基板が置かれる空間の気圧の制御が容易になる。
請求項７記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持機構（１）と、この基板保持機構に保持されている基板に処理液を供給する処理液供給機構（２〜９，５８〜６０）と、前記基板保持機構によって保持されている基板を含む空間を大気圧よりも低い所定気圧以下に減圧する減圧機構（１３，１６，１７）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【００１８】
この構成により、前記所定気圧以下の減圧空間において、基板を処理液で処理することができる。その結果、基板表面に対する処理液の見かけ上の接触角が減少し、基板は処理液に対して良好な濡れ性を示す。これにより、基板表面がたとえ疎水性表面であったとしても、処理液による基板処理を良好に行うことができる。さらにまた、必要な処理液量を減少させることができるので、基板処理のコストを低減することができる。加えて、使用する処理液量が減少することにより、処理液から生じるミストを低減することができるので、このようなミストが基板の表面に再付着することを抑制または防止でき、基板処理の品質を向上できる。
【００１９】
前記処理液供給機構は、前記処理液としての薬液を供給する薬液供給機構（２，４，５，６，５８〜６０）を含んでいてもよい。また、前記処理液供給機構は、前記処理液としての純水を供給する純水供給機構（３，７，８，９，５８〜６０）を含んでいてもよい。
前記基板保持機構は、当該基板保持機構を包囲して密閉可能な処理チャンバ内に収容されていてもよい。この場合に、前記減圧機構は、前記処理チャンバの内部空間を排気して前記所定気圧以下に減圧するものであってもよい。
【００２０】
前記基板保持機構は、基板の一方表面に対向するベース部材（２５）を含んでいてもよい。この場合に、前記基板の他方表面側から前記ベース部材に密接して、このベース部材と共に密閉空間（５０）を形成し、この密閉空間内に基板を収容する蓋部材（５１）がさらに設けられていることが好ましい。この構成の場合には、前記減圧機構は、前記ベース部材および蓋部材によって形成される密閉空間内を排気して前記所定気圧以下に減圧するものであることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の基本的な構成を示す図解図である。この基板処理装置は、基板を１枚ずつ処理する枚葉型の装置であり、１枚の基板Ｗをほぼ水平姿勢で保持して鉛直軸線まわりに回転させるスピンチャック１を備えている。さらに、この基板処理装置は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの表面の回転中心付近に向けて処理液としての薬液を供給する薬液ノズル２と、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面の回転中心付近に向けて処理液としての純水（脱イオン水）を供給する純水ノズル３とを備えている。薬液ノズル２には、薬液供給源４からの薬液が、薬液供給路５を介して供給されており、この薬液供給路５には、薬液の供給／停止を切り換える薬液バルブ６が介装されている。同様に、純水ノズル３には、純水供給源７からの純水が純水供給路８を介して供給されていて、この純水供給路８には純水の供給／停止を切り換える純水バルブ９が介装されている。
【００２２】
スピンチャック１は、液処理時に周囲に飛び散る処理液を受け止める処理カップ１１内に収容されている。さらに、この処理カップ１１は、基板Ｗを出し入れするための開閉可能な基板搬入／搬出口（図示せず）を有するとともに、内部を密閉空間とすることができる処理チャンバ１２内に収容されている。この処理チャンバ１２の内部空間は、排気／給気路１３を介して排気することができ、かつ、外部からの気体（窒素ガス等の不活性ガスやクリーンエアー）を導入することができる。より具体的には、排気／給気路１３には、三方弁１４が介装されており、この三方弁１４は、排気／給気路１３を気体導入路１５と、排気路１６とのいずれかに接続するように切り換えられる。気体導入路１５は、当該基板処理装置が配置されるクリーンルーム内の空間と連通していて、当該クリーンルーム内のクリーンエアーを導入するようになっていてもよく、また、不活性ガス供給源やクリーンエアー供給源のような気体供給源に接続されていてもよい。排気路１６は、真空ポンプ等の気体吸引機構１７に接続されている。
【００２３】
一方、処理カップ１１の内部の雰囲気は、排気路２０を介して下方から排気されるようになっている。これにより、処理カップ１１内に、その上面の開口から雰囲気を取り込んでその下方に向かうダウンフローを形成することができ、処理カップ１１内で生じた処理液のミストを含む雰囲気を排気路２０を介して排気することができる。この排気路２０は、当該基板処理装置が設置される工場の排気ユーティリティー等の排気設備２１に接続されている。排気路２０の入口部には、排気路２０を開閉するためのダンパ等の開閉機構２２が備えられている。
【００２４】
スピンチャック１は、基板Ｗの下面に対向するほぼ円板状のスピンベース２５と、このスピンベース２５の上面に立設された複数本のチャックピン２６と、スピンベース２５をほぼ水平姿勢に支持する回転軸２７と、この回転軸２７に回転力を与える回転駆動機構（モータ）２８とを備えている。回転軸２７は、鉛直方向に沿って配置されており、その上端にスピンベース２５がほぼ水平に固定されている。スピンベース２５の上面に立設された複数本のチャックピン２６は、基板Ｗの端面に当接することができ、この基板Ｗを挟持することができるようになっている。したがって、回転駆動機構２８により回転軸２７を鉛直軸線まわりに回転させると、基板Ｗは、水平姿勢を保持して、鉛直軸線まわりに回転されることになる。
【００２５】
回転軸２７は、この実施形態では、中空軸とされていて、その内部に下面処理液供給管３０が挿通されている。この下面処理液供給管の上端は、スピンベース２５を貫通して、基板Ｗの下面の回転中心に臨んでおり、この回転中心に向けて処理液を吐出する下面処理液ノズル３１を形成している。下面処理液供給管３０には、処理液としての純水が、純水供給源３２から純水供給路３３を介して供給されるようになっていて、この純水供給路３３には純水の供給／停止を切り換える純水バルブ３４が介装されている。
【００２６】
薬液供給源４は、薬液を貯留する薬液タンク４０と、この薬液タンク４０から薬液を汲み出して薬液供給路５へと送出する薬液ポンプ４１とを備えている。処理カップ１１と薬液タンク４０との間には、薬液回収路１０が設けられていて、基板Ｗの処理のために使用された後の薬液は、この薬液回収路１０を介して薬液タンク４０に回収されて再利用可能とされている。
【００２７】
図２は、前記基板処理装置の各部の制御のための構成を説明するためのブロック図である。この基板処理装置には、前述の各部の動作を制御するための制御装置４５が備えられている。この制御装置４５は、薬液バルブ６、純水バルブ９、三方弁１４、気体吸引機構１７、開閉機構２２、回転駆動機構２８、純水バルブ３４および薬液ポンプ４１の各動作を制御する。
【００２８】
図３は、前記基板処理装置の動作を説明するためのフローチャートであり、基板処理工程の流れを示す基板処理フロー（図３Ａ）と、処理対象の基板Ｗの雰囲気の気圧（環境圧）の変化を示す環境圧フロー（図３Ｂ）とが対比して表わされている。未処理の基板Ｗを搬入する基板搬入／搬出工程では、処理チャンバ１２の基板搬入／搬出口が開かれ、処理チャンバ１２内の気圧は大気圧（１０３０ｈＰａ）となる。このとき、制御装置４５は、回転駆動機構２８を停止状態とし、薬液バルブ６および純水バルブ９，３４を閉状態に制御し、三方弁１４は、気体導入路１５側に接続するとともに、開閉機構２２は開状態に制御する。薬液ポンプ４１は、停止状態とされていてもよいが、薬液供給路５から薬液タンク４０へと薬液を循環させる循環ラインが設けられている場合には、駆動状態に保持されていてもよい。
【００２９】
この状態で、図示しない基板搬送ロボットにより、未処理の基板Ｗが搬入されてスピンチャック１に受け渡される。もしも、前に処理された処理済みの基板Ｗがスピンチャック１に保持されているときは、基板搬送ロボットは、まず処理済みの基板Ｗをスピンチャック１から受け取って処理チャンバ１２外に排出した後に、未処理の基板Ｗを処理チャンバ１２内のスピンチャック１に受け渡す。
【００３０】
次に、薬液処理工程が行われる。このとき、制御装置４５は、回転駆動機構２８によって回転軸２７を所定の薬液処理回転速度で回転させる。これにより、基板Ｗが薬液処理回転速度で回転状態となる。この状態で、制御装置４５は、薬液バルブ６を開き、薬液供給路５からの薬液を、薬液ノズル２から基板Ｗの上面の中央に向けて吐出させる。これにより、基板Ｗの上面では、供給された薬液が遠心力を受けて回転中心から外方側へと広がり、基板Ｗの上面の全域を覆うことになる。
【００３１】
制御装置４５は、薬液バルブ６を開いて薬液を供給するのに先立ち、気体吸引機構１７を作動させるとともに、三方弁１４を排気路１６側に接続する。それとともに、制御装置４５は、開閉機構２２を閉状態とする。処理チャンバ１２は、基板Ｗを搬入した後は、基板搬入／搬出口を閉じて密閉状態とされる。これにより、処理チャンバ１２内の空間は密閉空間を形成することになり、この密閉空間が、気体吸引機構１７によって、排気／給気路１３および三方弁１４を介して排気されることになる。こうして、処理チャンバ１２内の密閉空間は、９３０ｈＰａ以下の減圧状態とされる。より好ましくは、処理チャンバ１２内の空間は、薬液処理工程中、５００ｈＰａ以下、より好ましくは３００ｈＰａ以下（さらに好ましくは３０ｈＰａ以下の真空域）にまで減圧されて保持される。
【００３２】
処理チャンバ１２内の密閉空間をこのように減圧雰囲気としたうえで、薬液バルブ６を開いて、薬液ノズル２から基板Ｗの上面に薬液を供給すると、基板Ｗの表面が疎水性表面である場合であっても、この基板Ｗは、薬液に対する良好な濡れ性を示し、少量の薬液供給で、基板Ｗの上面全域が薬液で覆われた状態となる。こうして、所定時間にわたって薬液処理が行われる。
【００３３】
薬液処理工程における基板Ｗの回転速度（スピンチャック１の回転速度）は、たとえば１００〜１０００ｒｐｍ程度とされる。このような薬液処理回転速度で基板Ｗを回転しつつ薬液ノズル２から薬液を連続吐出すると、供給された薬液は、基板Ｗの上面において速やかに広がり、その周縁部から外方へと排除されていく。こうして、基板Ｗの上面の各部に次々と新たな薬液を供給しながら、基板Ｗの上面を効率的に処理することができる。基板Ｗの外方へと排除された薬液は、処理カップ１１の内壁面によって受け止められ、薬液回収路１０を通って薬液タンク４０へと回収されていく。この回収された薬液は、再び薬液タンク４０から薬液供給路５へと導かれて再利用されることになる。
【００３４】
基板Ｗの表面の薬液に対する濡れ性が良好であるので、薬液の供給は少流量で行えばよい。これにより、基板Ｗ上において雰囲気と接触することになる薬液の量を少なくすることができるから、薬液の耐久寿命を長くすることができる。その結果、薬液の使用量が削減されるので、基板処理のコストを低減することができる。
また、薬液ノズル２から少流量で薬液を供給すれば足りるので、薬液から生じるミストが少なくなる。これにより、基板Ｗの表面へのミストの再付着による汚染を抑制できるから、基板処理の品質を向上することができる。
【００３５】
さらには、基板Ｗの表面の薬液に対する濡れ性が良好であるため、基板Ｗの表面に微細なパターンやホールが形成されている場合でも、このようなパターンやホール内に薬液が良好に行き渡るので、効率的な薬液処理を行うことができる。
薬液処理工程は、いわゆる液盛り処理（パドル処理）によって行うこともできる。この場合には、制御装置４５は、回転駆動機構２８を制御し、スピンチャック１を回転停止状態に制御するか、または低速回転状態（たとえば、１０〜５０ｒｐｍ以下）に制御する。この状態で、制御装置４５は、薬液バルブ６を、基板Ｗの上面全域を覆う薬液の液膜を形成するのに必要な一定時間だけ開成する。これにより、水平姿勢の基板Ｗ上に薬液が液盛りされて、基板Ｗの上面の全域を覆う液膜が形成される。この間、スピンチャック１は、この液膜が破れない程度の前記低速回転状態または回転停止状態に保持される。制御装置４５は、基板Ｗ上の薬液の液膜を保持するために、必要に応じて、間欠的に薬液バルブ６を開く制御を行ってもよいし、基板Ｗ上の液膜を保持するために必要な微少流量で薬液が供給されるように薬液バルブ６の開度を制御してもよい。この場合には、たとえば、薬液バルブ６として、流量調整機能付きのものを用いればよい。
【００３６】
このような液盛り処理を行う場合においても、減圧雰囲気中に置かれた基板Ｗの表面は、薬液に対して見かけ上良好な濡れ性を有することができるので、基板Ｗの上面の全域を覆う液膜を形成するのに必要な薬液の量が低減される。これにより、薬液使用量を抑制して、基板処理のコストを低減することができる。
こうして薬液処理工程が終了すると、次に、基板Ｗ上の薬液を洗い流すためのリンス工程が行われる。このリンス工程では、制御装置４５は、薬液バルブ６を閉状態に制御するとともに、純水バルブ９を開いて、純水ノズル３から基板Ｗ上に純水を吐出させる。さらに、制御装置４５は、気体吸引機構１７を停止状態とし、三方弁１４を気体導入路１５側に接続する。それとともに、制御装置４５は、開閉機構２２を開状態とする。したがって、リンス工程においては、気体導入路１５および排気／給気路１３を介して処理チャンバ１２内に気体が導入されるので、処理チャンバ１２の内部の気圧は大気圧となる。
【００３７】
また、制御装置４５は、回転駆動機構２８を、制御して、スピンチャック１をリンス処理回転速度（たとえば３００〜１０００ｒｐｍ）で回転させる。したがって、回転状態の基板Ｗの上面中央に向けて純水ノズル３から純水が供給されることにより、この純水は遠心力を受けて回転半径外方側へと広がり、基板Ｗの上面の薬液を純水に置換していく。
一方、制御装置４５は、純水バルブ３４を開き、下面処理液供給管３０へと純水を供給し、下面処理液ノズル３１から回転状態の基板Ｗの下面の回転中心に向けて純水を吐出させる。この純水は、遠心力により、基板Ｗの外方へと広がり、基板Ｗの下面の全域を覆うことになる。こうして、基板Ｗの下面側のリンス処理も行われる。
【００３８】
このリンス工程に際しては、薬液回収路１０にリンス処理に使用された純水が入り込まないように、図示しない排液案内部材によって、使用済みの純水が排液路１８へと導かれる。
なお、リンス工程時においても、制御装置４５による制御によって、三方弁１４を排気路１６側に接続し、気体吸引機構１７を作動させるとともに、開閉機構２２を閉状態として、処理チャンバ１２内の雰囲気（基板Ｗが置かれた雰囲気）の気圧を９３０ｈＰａ以下（より好ましくは、５００ｈＰａ以下、さらに好ましくは３００ｈＰａ以下、最も好ましくは３０ｈＰａ以下の真空域）の減圧雰囲気としてもよい。このようにすれば、基板Ｗは、たとえその表面が疎水状態であったとしても、純水ノズル３から供給される純水に対して、見かけ上良好な濡れ性を示す。その結果、少量の純水の供給で基板Ｗの表面のリンス処理を行うことができるので、基板処理のコストを低減することができる。さらに、純水の供給量の低減に伴って、ミストの発生量が少なくなるから、基板Ｗへのミストの再付着に起因する汚染を低減できる。それとともに、基板Ｗの表面に微細なパターンまたはホールが形成されている場合でも、純水がそれらの内部に達するから、効率的なリンス処理が可能になる。
【００３９】
リンス工程の後には、基板Ｗの表面の水分を遠心力によって振り切り、この基板Ｗを乾燥させる乾燥工程が行われる。すなわち、制御装置４５は、純水バルブ９を閉じて、純水ノズル３からの純水の供給を停止するとともに、回転駆動機構２８を制御して、スピンチャック１の回転を所定の乾燥回転速度まで加速させる。この乾燥工程において、制御装置４５は、三方弁１４を気体導入路１５側に接続し、気体吸引機構１７を停止させ、開閉機構２２を開状態とする。これにより、処理チャンバ１２の内部空間は大気圧（１０３０ｈＰａ）となる。
【００４０】
ただし、この乾燥工程においても、処理チャンバ１２の内部を減圧雰囲気に制御してもよい。すなわち、制御装置４５による制御によって、三方弁１４を排気路１６側に接続し、気体吸引機構１７を作動させ、開閉機構２２を閉状態としてもよい。これにより、処理チャンバ１２の内部は、９３０ｈＰａ以下（より好ましくは、５００ｈＰａ以下、さらに好ましくは３００ｈＰａ以下、最も好ましくは３０ｈＰａ以下の真空域）の減圧状態となる。これにより、酸素の少ない雰囲気中で基板Ｗの乾燥を行うことができるので、いわゆるウォーターマークの発生を抑制または防止することができる。
【００４１】
乾燥工程の後には、処理チャンバ１２の基板搬入／搬出口を開いて、上記の基板搬入／搬出工程からの処理が繰り返されることになる。むろん、次に処理すべき基板が存在しなければ、処理済みの基板Ｗの搬出のみが行われることになる。
図４は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の基本的な構成を示す図解図である。この図４において、前述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。この基板処理装置では、前述の第１の実施形態とは異なり、スピンチャック１および処理カップ１１を収容する処理チャンバ１２Ａは密閉可能なものである必要がない。また、排気路２０の入口部における開閉機構２２も不要である。
【００４２】
この実施形態の基板処理装置では、スピンチャック１に保持される基板Ｗを取り囲む小さな密閉空間５０が形成されるようになっている。より具体的には、スピンチャック１の上方には、スピンベース２５に近接／離反するように昇降可能な蓋部材５１が設けられていて、この蓋部材５１をスピンベース２５の上面に密接させることにより、スピンチャック１に保持された基板Ｗを取り囲む密閉空間５０が形成されるようになっている。
【００４３】
蓋部材５１は、スピンベース２５に対向する下面を開放するとともに、上面を閉塞した扁平な中空円筒形状を有しており、その側壁の下端には、シール部材（Ｏリング）５２が配置されている。このシール部材５２を介して蓋部材５１をスピンベース２５の上面に押しつけることにより、気密な密閉空間５０が形成されることになる。
蓋部材５１は、スピンチャック１の回転軸２７と同軸に配置された蓋部材回転軸５３の下端に支持されており、この蓋部材回転軸５３は、昇降駆動機構５５によって昇降される支持アーム５４に軸受５６を介して回転自在に取り付けられている。昇降駆動機構５５は、制御装置４５によって制御されるようになっている（図２参照）。
【００４４】
蓋部材回転軸５３は中空軸とされており、その内部には、上面処理液供給管５８が挿通されている。この上面処理液供給管５８の下端は、蓋部材５１の天面壁５１ａを貫通してスピンチャック１に保持された基板Ｗの上面の回転中心に対向する上面処理液ノズル６０を形成している。この上面処理液ノズル６０と天面壁５１ａの貫通孔の内壁面との間にはシール部材（Ｏリング）６１が配置されており、これにより、密閉空間５０の気密性が確保されている。
【００４５】
上面処理液供給管５８には、処理液供給路５９が接続されており、この処理液供給路５９に、薬液バルブ６からの薬液および純水バルブ９からの純水を供給できるようになっている。
一方、基板Ｗの下面側には処理液供給路は設けられておらず、中空の回転軸２７の内部空間は、スピンベース２５の中央の開口を介して密閉空間５０と連通していて、排気／吸気路６３として利用される。この回転軸２７の下端には、排気／吸気路６３と連通する排気／給気路１３が接続されている。
【００４６】
基板処理フローおよび環境圧フローは、前述の第１の実施形態の場合と同様に、図３Ａおよび図３Ｂに示すとおりとなる。
すなわち、未処理の基板Ｗを搬入したり、処理済みの基板Ｗを搬出したりする基板搬入／搬出工程では、制御装置４５（図２参照）は、昇降駆動機構５５を制御し、蓋部材５１をスピンベース２５の上方に離間した退避位置に配置させる。したがって、基板Ｗは大気圧雰囲気中に置かれる。
【００４７】
薬液処理工程では、制御装置４５は、昇降駆動機構５５を制御し、蓋部材５１をスピンベース２５の上面に密接させる。これにより、スピンベース２５と蓋部材５１との間に密閉空間５０が形成される。この状態で、制御装置４５は、気体吸引機構１７を作動させるとともに、三方弁１４を排気路１６側に接続する。これにより、密閉空間５０は排気／給気路６３，１３を介して排気され、その内部は、９３０ｈＰａ以下（より好ましくは、５００ｈＰａ以下、さらに好ましくは３００ｈＰａ以下、最も好ましくは３０ｈＰａ以下の真空域）の減圧雰囲気とされる。
【００４８】
このような状態で、制御装置４５は、薬液バルブ６を開く。これにより、上面処理液ノズル６０から基板Ｗの上面の中央に向けて薬液が供給されることになる。この実施形態では、基板Ｗの上面に薬液を液盛りして液膜を形成し、この液膜を構成する薬液によって基板Ｗの表面の処理を行う液盛り処理（パドル処理）が行われる。したがって、制御装置４５は、一定時間にわたって薬液を供給し、基板Ｗの上面全域を覆う液膜が形成された後には、薬液バルブ６を閉じる。むろん、前述の第１の実施形態の場合と同様に、制御装置４５は、基板Ｗ上の液膜を保持するために、必要に応じて薬液バルブ６を間欠的に開いたり、微少流量での薬液の供給を継続したりしてもよい。
【００４９】
制御装置４５はまた、回転駆動機構２８を制御し、スピンチャック１の回転を停止させるか、液膜が破壊されることのない低回転速度（たとえば、１０〜５０ｒｐｍ）でスピンチャック１の回転を継続させる。このとき、スピンチャック１とともに、蓋部材５１および蓋部材回転軸５３も回転し、密閉空間５０の気密状態が保持される。
リンス工程では、制御装置４５は、昇降駆動機構５５を制御し、蓋部材５１をスピンベース２５の上方に離間した退避位置に導く。したがって、基板Ｗは大気圧雰囲気中に置かれる。この状態で、制御装置４５は、薬液バルブ６を閉じ、純水バルブ９を開く。これによって、上面処理液ノズル６０からスピンチャック１に保持された基板Ｗの上面中央に向けて純水が供給される。一方、制御装置４５は、スピンチャック１をリンス処理回転速度で回転させる。このようにして、基板Ｗの表面の薬液が純水に置換されていくことになる。また、制御装置は、気体吸引機構１７を停止させるとともに、三方弁１４を気体導入路１５側に接続する。
【００５０】
乾燥工程では、制御装置４５は、蓋部材５１をスピンベース２５の上方に離間した退避位置に保持する。したがって、基板Ｗは、大気圧雰囲気中に置かれる。そして制御装置４５は、スピンチャック１の回転速度を乾燥回転速度まで加速させる。これにより、基板Ｗの表面の液成分が遠心力によって振り切られることになる。
この実施形態によれば、薬液処理工程では、基板Ｗが減圧された密閉空間５０内に置かれることになる。したがって、基板Ｗの表面が疎水性表面であったとしても、この基板Ｗの表面は薬液に対する良好な濡れ性を示す。その結果、少量の薬液を供給すれば、基板Ｗの上面全域を覆う液膜を形成することができる。これにより、薬液の使用量を少なくすることができるから、基板処理のコストを低減することができる。それとともに、基板Ｗの表面の薬液に対する濡れ性が改善される結果、基板Ｗの表面に形成された微細なパターンおよびホールの内部にまで薬液を行き渡らせることができるので、良好な薬液処理が可能になる。
【００５１】
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は他の実施形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、基板処理のために使用した薬液を回収して再利用するようにしているが、使用済みの薬液を使い捨てにする構成の基板処理装置にもこの発明を適用することができる。この場合にも、薬液消費量を低減して、基板処理のコストを低減できる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の基本的な構成を示す図解図である。
【図２】前記基板処理装置の各部の制御のための構成を説明するためのブロック図である。
【図３】前記基板処理装置の動作を説明するためのフローチャートであり、基板処理工程の流れを示す基板処理フロー（図３Ａ）と、処理対象の基板Ｗの雰囲気の気圧（環境圧）の変化を示す環境圧フロー（図３Ｂ）とが対比して表わされている。
【図４】この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の基本的な構成を示す図解図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    スピンチャック
２    薬液ノズル
３    純水ノズル
４    薬液供給源
５    薬液供給路
６    薬液バルブ
７    純水供給源
８    純水供給路
９    純水バルブ
１０    薬液回収路
１１    処理カップ
１２    処理チャンバ
１２Ａ  処理チャンバ
１３    排気／給気路
１４    三方弁
１５    気体導入路
１６    排気路
１７    気体吸引機構
１８    排液路
２０    排気路
２１    排気設備
２２    開閉機構
２５    スピンベース
２６    チャックピン
２７    回転軸
２８    回転駆動機構
３０    下面処理液供給管
３１    下面処理液ノズル
３２    純水供給源
３３    純水供給路
３４    純水バルブ
４０    薬液タンク
４１    薬液ポンプ
４５    制御装置
５０    密閉空間
５１    蓋部材
５１ａ  天面壁
５２    シール部材
５３    蓋部材回転軸
５４    支持アーム
５５    昇降駆動機構
５６    軸受
５８    上面処理液供給管
５９    処理液供給路
６０    上面処理液ノズル
６３    排気／給気路
Ｗ      基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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