(57)【要約】【課題】基板とカップ部との間の下向きの気流を好適に形成する。【解決手段】基板処理装置１では、下部対向部３７は、基板対向部３５の下側に配置され、基板対向部３５と下部間隙３８１を介して上下方向に対向する。下部間隙３８１では、径方向内側から径方向外方へと向かう間隙気流が形成される。下部対向部３７は、下部間隙３８１の外周縁から下方かつ径方向外方へと延びる外周面３７６を備える。基板処理装置１では、下部間隙３８１から流出した気流が、コアンダ効果により下部対向部３７の外周面３７６に沿って下方かつ径方向外方へと流れる。また、当該気流の周囲のガスが、コアンダ効果により誘引され、下方に向かって加速される。これにより、基板９とカップ部４との間の下向きの気流を好適に形成することができる。その結果、カップ部４にて跳ね返った処理液の液滴等が基板９に再付着することを抑制することができる。【選択図】図２
2019012768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する基板処理装置であって、
基板の下面と上下方向に対向する基板対向部を有し、水平状態で前記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保持部を回転する基板回転機構と、
前記基板に処理液を供給する処理液供給部と、
前記基板保持部の周囲を囲むカップ部と、
前記基板対向部の下側に配置され、前記基板対向部と下部間隙を介して上下方向に対向する下部対向部と、
を備え、
前記下部間隙において、径方向内側から径方向外方へと向かう間隙気流が形成され、
前記下部対向部が、前記下部間隙の外周縁から下方かつ径方向外方へと延びる外周面を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記下部対向部の前記外周面の少なくとも一部が、前記基板対向部の外周縁よりも径方向外側に位置することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板処理装置であって、
前記下部間隙の前記外周縁が、前記基板の外周縁と径方向において同じ位置に位置し、または、前記基板の前記外周縁よりも径方向外側に位置することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
前記下部対向部の前記外周面の径方向外側を下向きに通過したガスは、前記カップ部から外部へと排出され、
前記ガスとは異なるガスが、前記下部間隙に径方向内側から供給されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
前記基板対向部を前記下部対向部に対して上下方向に相対移動することにより、前記下部間隙の上下方向の高さを変更する間隙変更機構をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
前記下部対向部が、前記基板対向部に接続されており、前記基板回転機構により前記基板対向部と共に回転されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の基板処理装置であって、
前記下部対向部と上下方向に対向するボス部をさらに備え、
前記下部対向部と前記ボス部との間の間隙に径方向内側からパージガスが供給され、
前記パージガスの一部が、前記下部間隙に径方向内側から供給されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
前記基板回転機構による前記基板保持部の回転により前記間隙気流が形成されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の基板処理装置であって、
前記基板保持部が、前記下部間隙よりも径方向内側に配置されて前記基板保持部の回転により前記下部間隙に向けて径方向外方へとガスを送出するフィン部をさらに有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の基板処理装置であって、
前記下部間隙の内周縁に連続するとともに前記下部間隙よりも上下方向の高さが大きいバッファ空間が、前記基板対向部と前記下部対向部との間に形成され、
前記バッファ空間が下方に向かって開口することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
前記下部間隙に向けて径方向内側からガスを噴射して前記間隙気流を形成するガス噴射部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基板処理装置であって、
前記ガス噴射部よりも径方向外側にて前記下部間隙の内周縁に連続するとともに、前記下部間隙よりも上下方向の高さが大きいバッファ空間が、前記基板対向部と前記下部対向部との間に形成されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板処理装置であって、
前記ガス噴射部からのガスの噴射流量が制御されることにより、前記バッファ空間が陽圧に維持されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
前記下部対向部と前記カップ部との間にて上下方向に延び、前記下部対向部の周囲を囲む筒状整流部をさらに備え、
前記筒状整流部の下端縁が、前記下部対向部の前記外周面と径方向に対向し、
前記筒状整流部の上端縁と前記下部対向部との間の最短距離が、前記筒状整流部の前記下端縁と前記下部対向部の前記外周面との間の径方向の距離よりも大きいことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
前記基板よりも上側から前記基板と前記カップ部との間を通過して下方に向かう気流を形成する気流形成部をさらに備える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】
本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、特許文献１に開示されている基板処理装置では、保持プレートと共に回転するウエハ上に処理液が供給され、ウエハの洗浄処理が行われる。ウエハに供給された処理液は、遠心力により径方向外方へと移動し、ウエハの外周縁から周囲へと飛散する。ウエハの周囲には、保持プレートと共に回転する回転カップが設けられており、ウエハから飛散した処理液は、回転カップの内周面にて受けられて下方へと排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１７１５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の基板処理装置では、回転カップの内周面から跳ね返った処理液の液滴等が、ウエハに再付着するおそれがある。そこで、例えば、回転カップの下方から排気を行ってウエハと回転カップとの間に下向きの気流を形成し、回転カップから跳ね返った処理液の液滴等を下方へと導くことが考えられる。しかしながら、ウエハへの液滴等の再付着を防止することが可能な流速の気流を形成しようとすると、排気部の容量が増大し、基板処理装置のランニングコストが増大するおそれがある。また、複数の基板処理装置を並行して稼働させる場合、複数の基板処理装置にて共用される排気部において容量不足が生じ、ウエハと回転カップとの間の下向きの気流の流速が低下してしまうおそれもある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板とカップ部との間の下向きの気流を好適に形成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、基板の下面と上下方向に対向する基板対向部を有し、水平状態で前記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保持部を回転する基板回転機構と、前記基板に処理液を供給する処理液供給部と、前記基板保持部の周囲を囲むカップ部と、前記基板対向部の下側に配置され、前記基板対向部と下部間隙を介して上下方向に対向する下部対向部とを備え、前記下部間隙において、径方向内側から径方向外方へと向かう間隙気流が形成され、前記下部対向部が、前記下部間隙の外周縁から下方かつ径方向外方へと延びる外周面を備える。
【０００７】
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、前記下部対向部の前記外周面の少なくとも一部が、前記基板対向部の外周縁よりも径方向外側に位置する。
【０００８】
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、前記下部間隙の前記外周縁が、前記基板の外周縁と径方向において同じ位置に位置し、または、前記基板の前記外周縁よりも径方向外側に位置する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記下部対向部の前記外周面の径方向外側を下向きに通過したガスは、前記カップ部から外部へと排出され、前記ガスとは異なるガスが、前記下部間隙に径方向内側から供給される。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記基板対向部を前記下部対向部に対して上下方向に相対移動することにより、前記下部間隙の上下方向の高さを変更する間隙変更機構をさらに備える。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記下部対向部が、前記基板対向部に接続されており、前記基板回転機構により前記基板対向部と共に回転される。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基板処理装置であって、前記下部対向部と上下方向に対向するボス部をさらに備え、前記下部対向部と前記ボス部との間の間隙に径方向内側からパージガスが供給され、前記パージガスの一部が、前記下部間隙に径方向内側から供給される。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記基板回転機構による前記基板保持部の回転により前記間隙気流が形成される。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の基板処理装置であって、前記基板保持部が、前記下部間隙よりも径方向内側に配置されて前記基板保持部の回転により前記下部間隙に向けて径方向外方へとガスを送出するフィン部をさらに有する。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の基板処理装置であって、前記下部間隙の内周縁に連続するとともに前記下部間隙よりも上下方向の高さが大きいバッファ空間が、前記基板対向部と前記下部対向部との間に形成され、前記バッファ空間が下方に向かって開口する。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記下部間隙に向けて径方向内側からガスを噴射して前記間隙気流を形成するガス噴射部をさらに備える。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の基板処理装置であって、前記ガス噴射部よりも径方向外側にて前記下部間隙の内周縁に連続するとともに、前記下部間隙よりも上下方向の高さが大きいバッファ空間が、前記基板対向部と前記下部対向部との間に形成される。
【００１８】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の基板処理装置であって、前記ガス噴射部からのガスの噴射流量が制御されることにより、前記バッファ空間が陽圧に維持される。
【００１９】
請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記下部対向部と前記カップ部との間にて上下方向に延び、前記下部対向部の周囲を囲む筒状整流部をさらに備え、前記筒状整流部の下端縁が、前記下部対向部の前記外周面と径方向に対向し、前記筒状整流部の上端縁と前記下部対向部との間の最短距離が、前記筒状整流部の前記下端縁と前記下部対向部の前記外周面との間の径方向の距離よりも大きい。
【００２０】
請求項１５に記載の発明は、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記基板よりも上側から前記基板と前記カップ部との間を通過して下方に向かう気流を形成する気流形成部をさらに備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、基板とカップ部との間の下向きの気流を好適に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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。
【図２】基板保持部近傍を拡大して示す縦断面図である。
【図３】他の基板保持部近傍を拡大して示す縦断面図である。
【図４】基板保持部の底面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る基板処理装置の基板保持部近傍を拡大して示す縦断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る基板処理装置の基板保持部近傍を拡大して示す縦断面図である。
【図７】他の基板保持部近傍を拡大して示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。基板処理装置１は、基板９に処理液を供給して処理を行う。図１では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて示す。
【００２４】
基板処理装置１は、チャンバ１１と、基板保持部３１と、下部対向部３７と、基板回転機構３３と、ボス部３４と、カップ部４とを備える。チャンバ１１の内部には、基板保持部３１、下部対向部３７およびカップ部４等が収容される。チャンバ１１の天蓋部には、チャンバ１１内にガス（例えば、清浄なドライエア）を供給するガス供給部５５が設けられる。ガス供給部５５は、例えば、下方に向けてガスを送出するファンユニットである。
【００２５】
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９は、基板保持部３１の上方に配置される。基板９は、チャンバ１１内において水平状態にて基板保持部３１により保持される。基板回転機構３３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。基板回転機構３３は、有蓋略円筒状のボス部３４の内部に収容される。換言すれば、ボス部３４は、基板回転機構３３を収容する基板回転機構収容部である。
【００２６】
基板保持部３１の上方には、基板９に処理液を供給する処理液供給部であるノズル５１が配置される。ノズル５１は、基板９の上方から基板９の上側の主面（以下、「上面９１」と呼ぶ。）に向けて、複数種類の処理液を個別に供給する。ノズル５１から供給される処理液は１種類のみであってもよい。また、ノズル５１に加えて、基板９に処理液を供給する他のノズルが設けられてもよい。
【００２７】
カップ部４は、中心軸Ｊ１を中心とする略環状の部材である。カップ部４は、基板９および基板保持部３１の周囲を囲んで配置される。カップ部４は、側壁部４１と、底面部４２と、上面部４３とを備える。側壁部４１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、中心軸Ｊ１に略平行に上下方向に延びる。底面部４２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。底面部４２は、中心軸Ｊ１に略垂直である。
【００２８】
底面部４２は、側壁部４１の下端部から、中心軸Ｊ１を中心とする径方向（以下、単に「径方向」と呼ぶ。）内方へと延びる。底面部４２には、排出ポート４４が設けられる。排出ポート４４は、チャンバ１１の外部に配置される吸引部６１に接続される。上面部４３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状である。上面部４３は、側壁部４１の上端部から径方向内方へと延びる。上面部４３の径方向内側の面は、側壁部４１から径方向内方へと向かうに従って上方へと向かう傾斜面である。
【００２９】
カップ部４は、回転中の基板９から周囲に向かって飛散する処理液等を受ける。具体的には、基板９から飛散した処理液は、カップ部４の上面部４３の径方向内側の面、あるいは、側壁部４１の径方向内側の面に衝突し、下方へと落下して底面部４２へと至る。当該処理液は、吸引部６１により周囲のガスと共に排出ポート４４を介して吸引され、カップ部４およびチャンバ１１の外部へと排出される。
【００３０】
基板処理装置１では、ガス供給部５５から下方へと送出されたガスが、排出ポート４４を介して吸引されることにより、基板９よりも上側から基板９とカップ部４との間を通過して下方に向かう気流（いわゆる、ダウンフロー）が形成される。すなわち、ガス供給部５５および排出ポート４４は、当該気流を形成する気流形成部である。なお、当該気流形成部は、吸引部６１等を含んでいてもよい。
【００３１】
図２は、基板処理装置１の基板保持部３１の一部を拡大して示す縦断面図である。図２では、基板保持部３１以外の構成も併せて描いている。また、図２では、一部の構成の側面を示す（図３、図５〜図７においても同様）。基板保持部３１は、基板対向部３５と、対向部支持部３６と、基板支持部３５５とを備える。対向部支持部３６の周囲には、下部対向部３７が設けられる。下部対向部３７は、基板対向部３５の下側に配置される。
【００３２】
基板対向部３５は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部位である。基板対向部３５は、基板９の下側の主面（以下、「下面９２」と呼ぶ。）と上下方向に対向する。基板対向部３５の上面３５１には、複数の基板支持部３５５が配置される。複数の基板支持部３５５は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」と呼ぶ。）において、略等角度間隔に配置される。複数の基板支持部３５５は、基板９の外縁部を支持する。基板９は、基板対向部３５から上方に離間した位置にて支持される。
【００３３】
対向部支持部３６は、中心軸Ｊ１を中心とする略円柱状の部位である。対向部支持部３６は、基板対向部３５の下面３５２の中央部に接続され、基板対向部３５から下方に延びる。基板対向部３５と対向部支持部３６とは、一繋がりの部材であってもよく、別部材であってもよい。対向部支持部３６は、基板回転機構３３の回転軸に固定され、基板回転機構３３により基板対向部３５と共に回転される。対向部支持部３６は、基板回転機構３３の回転軸の一部と捉えることもできる。
【００３４】
下部対向部３７は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部位である。下部対向部３７は、基板対向部３５から下方に離間している。下部対向部３７は、複数の接続部３５３を介して、基板対向部３５の下面３５２に接続される。換言すれば、下部対向部３７と基板保持部３１とは、一繋がりの部材である。複数の接続部３５３は、例えば略円柱状であり、周方向に等角度間隔にて配置される。複数の接続部３５３は、例えば、複数の基板支持部３５５よりも径方向内側において、複数の基板支持部３５５とは周方向の異なる位置に配置される。基板回転機構３３により基板保持部３１が回転される際には、下部対向部３７も、基板対向部３５および対向部支持部３６と共に回転される。
【００３５】
下部対向部３７は、第１部位３７１と、第２部位３７２とを備える。第１部位３７１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部位である。第１部位３７１は、基板対向部３５の外周部の下方に位置する。第２部位３７２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状の部位である。第２部位３７２は、第１部位３７１の内周部から径方向内方へと延びる。第２部位３７２の上下方向の高さは、第１部位３７１の上下方向の高さよりも小さい。
【００３６】
第１部位３７１の上面３７４は、基板対向部３５の下面３５２と、微小な間隙３８１を介して上下方向に対向する。以下の説明では、第１部位３７１の上面３７４と基板対向部３５の下面３５２との間に形成される間隙３８１を、「下部間隙３８１」と呼ぶ。下部間隙３８１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の空隙である。下部間隙３８１の上下方向の高さは、例えば、径方向の全長および周方向の全長に亘って略一定である。下部間隙３８１の上下方向の高さは、例えば、１ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下である。
【００３７】
下部間隙３８１の外周縁３８５は、基板保持部３１に保持されている基板９の外周縁よりも径方向外側に位置する。上述の複数の接続部３５３は、下部間隙３８１に位置し、下部対向部３７の第１部位３７１と基板対向部３５とを接続する。なお、第１部位３７１の上面３７４と基板対向部３５の下面３５２との間の上下方向の距離が径方向において一定ではない場合、下部間隙３８１の外周縁３８５は、例えば、当該距離が最も小さくなる径方向の位置である。
【００３８】
第２部位３７２の上面３７５は、第１部位３７１の径方向内側（すなわち、下部間隙３８１の径方向内側）において、第１部位３７１の上面３７４よりも下側に位置する。第２部位３７２の上面３７５は、基板対向部３５の下面３５２と、空間３８２を介して上下方向に対向する。以下の説明では、第２部位３７２の上面３７５と基板対向部３５の下面３５２との間に形成される空間３８２を、「バッファ空間３８２」と呼ぶ。バッファ空間３８２の上下方向の高さは、下部間隙３８１の上下方向の高さよりも大きい。バッファ空間３８２は、下部間隙３８１の内周縁３８６に連続する空間である。第１部位３７１の内周面には、径方向外方に凹む略円環状の凹部３８３が設けられている。当該凹部３８３も、バッファ空間３８２の一部である。
【００３９】
下部対向部３７の第２部位３７２の内周縁は、対向部支持部３６から径方向外方に離間している。以下の説明では、第２部位３７２の内周縁と、対向部支持部３６の外周面との間の間隙３８４を、「下部開口３８４」と呼ぶ。下部開口３８４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の開口である。下部開口３８４は、上述のバッファ空間３８２に連続する。換言すれば、バッファ空間３８２は、下部開口３８４を介して下方に向かって開口する。
【００４０】
下部対向部３７の第１部位３７１の外周面３７６（すなわち、下部対向部３７の外周面３７６）は、下部間隙３８１の外周縁３８５から下方かつ径方向外方へと延びる滑らかな面である。換言すれば、外周面３７６は、下部対向部３７の第１部位３７１の上面３７４に滑らかに連続し、当該上面３７４から下方かつ径方向外方へと延びる滑らかな面である。図２に示す例では、外周面３７６の断面は、下部間隙３８１の外周縁３８５から、径方向外方に向かって凸である曲線状（例えば、略円弧状）に下方かつ径方向外方へと延び、その後、略鉛直下方へと延びる。外周面３７６の形状は、様々に変更されてよい。例えば、外周面３７６の断面は、下部間隙３８１の外周縁３８５から略直線状に下方かつ径方向外方へと延びてもよい。
【００４１】
下部対向部３７の外周面３７６の少なくとも一部は、基板対向部３５の外周縁よりも径方向外側に位置する。図２に示す例では、基板対向部３５の外周縁は、下部間隙３８１の外周縁３８５と径方向の同じ位置に位置し、下部対向部３７の外周面３７６の略全体が、基板対向部３５の外周縁よりも径方向外側に位置する。
【００４２】
下部対向部３７の下面３７３は、中心軸Ｊ１に略垂直な平面である。第１部位３７１の下面および第２部位３７２の下面は、下部対向部３７の下面３７３の一部である。下部対向部３７の下面３７３は、ボス部３４の上面３４１と、間隙３４２を介して上下方向に対向する。以下の説明では、下部対向部３７の下面３７３とボス部３４の上面３４１との間に形成される間隙３４２を、「ボス間隙３４２」と呼ぶ。ボス間隙３４２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の空隙である。ボス間隙３４２の上下方向の高さは、例えば、径方向の全長および周方向の全長に亘って略一定である。ボス間隙３４２の上下方向の高さは、例えば、下部間隙３８１の上下方向の高さよりも大きい。ボス間隙３４２は、下部開口３８４を介してバッファ空間３８２および下部間隙３８１と連続している。
【００４３】
対向部支持部３６は、主配管３６１と、複数のパージ配管３６２とを備える。主配管３６１は、対向部支持部３６の中央部において上下方向に延びる。複数のパージ配管３６２は、主配管３６１の上端部から径方向外方へと放射状に延びる。複数のパージ配管３６２は、例えば、周方向において略等角度間隔に配置される。複数のパージ配管３６２の径方向外端は、ボス間隙３４２と上下方向の略同じ位置に位置する。換言すれば、対向部支持部３６の外周面に形成された各パージ配管３６２の開口は、ボス間隙３４２と径方向に対向する。
【００４４】
主配管３６１は、チャンバ１１の外部に配置されたガス供給源（図示省略）に接続される。当該ガス供給源から主配管３６１に供給されたガス（例えば、清浄なドライエア）は、複数のパージ配管３６２を介して、ボス間隙３４２に径方向内側から供給され、径方向外方へと流れる。これにより、ボス間隙３４２が当該ガスによりパージされ、ボス間隙３４２の周囲の雰囲気（すなわち、ボス間隙３４２の径方向外側の雰囲気）が、ボス間隙３４２に流入することが防止される。以下の説明では、複数のパージ配管３６２からボス間隙３４２に供給されるガスを、「パージガス」と呼ぶ。パージガスの一部は、下部開口３８４を介してバッファ空間３８２にも供給される。
【００４５】
基板処理装置１において基板９が処理される際には、基板回転機構３３により、基板９を保持した基板保持部３１が回転される。基板保持部３１が回転すると、下部間隙３８１およびバッファ空間３８２において、基板対向部３５の下面３５２近傍のガスが、遠心力により径方向外方へと流れる。これにより、下部間隙３８１において、径方向内側から径方向外方へと向かう気流（以下、「間隙気流」と呼ぶ。）が形成される。
【００４６】
基板回転機構３３による基板保持部３１の回転により形成された間隙気流は、下部間隙３８１の外周縁３８５から比較的高速にて流出する。例えば、下部間隙３８１の外周縁３８５から流出する気流は噴流である。下部間隙３８１から流出した気流は、コアンダ効果により下部対向部３７の外周面３７６に沿って下方かつ径方向外方へと流れる。また、下部対向部３７の外周面３７６に沿って流れる上記気流の周囲のガスが、コアンダ効果により、当該気流に誘引されて下方へと流れる。その結果、カップ部４内において下方へと流れる気流が、下方に向かって加速される。下部対向部３７の外周面３７６の径方向外側を下向きに通過したガスは、排出ポート４４（図１参照）を介してカップ部４およびチャンバ１１の外部へと排出される。
【００４７】
一方、下部間隙３８１には、複数のパージ配管３６２から供給されたパージガスの一部が、バッファ空間３８２を介して径方向内側から供給される。これにより、下部間隙３８１において間隙気流が継続的に生成される。下部間隙３８１に径方向内側から供給される上記ガスは、下部対向部３７の外周面３７６の径方向外側を下向きに通過した上述のガスとは異なるガスである。換言すれば、基板処理装置１では、下部対向部３７の外周面３７６の径方向外側を下向きに通過した上述のガスが、ボス間隙３４２およびバッファ空間３８２を介して下部間隙３８１へと回り込んで流入することはない。
【００４８】
図１に示す基板処理装置１では、基板保持部３１と共に回転する基板９に対して、ノズル５１から処理液が供給される。基板９上に供給された処理液は、遠心力により基板９の上面９１上を径方向外方へと移動し、基板９の外周縁から径方向外方へと飛散する。基板９から飛散した処理液は、カップ部４内を下方へと流れる気流により下方へと導かれ、排出ポート４４を介してカップ部４およびチャンバ１１の外部へと排出される。また、基板９から飛散してカップ部４から跳ね返った処理液も、カップ部４内を下方へと流れる気流により下方へと導かれ、排出ポート４４を介してカップ部４およびチャンバ１１の外部へと排出される。
【００４９】
以上に説明したように、基板処理装置１は、基板保持部３１と、下部対向部３７と、基板回転機構３３と、処理液供給部（すなわち、ノズル５１）と、カップ部４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、基板９の下面９２と上下方向に対向する基板対向部３５を有する。基板回転機構３３は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心として基板保持部３１を回転する。処理液供給部は、基板９に処理液を供給する。カップ部４は、基板保持部３１の周囲を囲む。下部対向部３７は、基板対向部３５の下側に配置され、基板対向部３５と下部間隙３８１を介して上下方向に対向する。基板処理装置１では、下部間隙３８１において、径方向内側から径方向外方へと向かう間隙気流が形成される。下部対向部３７は、下部間隙３８１の外周縁から下方かつ径方向外方へと延びる外周面３７６を備える。
【００５０】
基板処理装置１では、上述のように、下部間隙３８１から流出した気流が、コアンダ効果により下部対向部３７の外周面３７６に沿って下方かつ径方向外方へと流れる。また、当該気流の周囲のガスが、コアンダ効果により誘引され、下方に向かって加速される。これにより、基板９とカップ部４との間の下向きの気流を好適に形成することができる。また、基板９とカップ部４との間に形成された当該下向きの気流の流速を増大させることができる。その結果、基板処理装置１のイニシャルコストおよびランニングコストの増大を抑制しつつ、カップ部４にて跳ね返った処理液の液滴等を好適に下方へと導き、当該液滴等が基板９に再付着することを抑制することができる。
【００５１】
上述のように、下部対向部３７の外周面３７６の少なくとも一部は、基板対向部３５の外周縁よりも径方向外側に位置する。これにより、基板９とカップ部４との間の下向きの気流を、さらに好適に形成することができる。また、下部対向部３７の外周面３７６に沿って流れる気流を、基板９とカップ部４との間を下向きに流れる気流に近づけることができる。したがって、下部対向部３７の外周面３７６に沿って流れる気流が、基板９とカップ部４との間の下向きの気流に対して及ぼすコアンダ効果の影響を大きくすることができる。その結果、基板９とカップ部４との間の下向きの気流の流速をさらに増大させることができる。より好ましくは、下部対向部３７の外周面３７６の全体が、基板対向部３５の外周縁よりも径方向外側に位置する。これにより、基板９とカップ部４との間の下向きの気流の流速を、より一層増大させることができる。
【００５２】
基板処理装置１では、下部間隙３８１の外周縁３８５が、基板９の外周縁よりも径方向外側に位置する。これにより、基板９とカップ部４との間の下向きの気流を、さらに好適に形成することができる。また、下部対向部３７の外周面３７６に沿って流れる気流を、基板９とカップ部４との間の下向きの気流に近づけることができる。その結果、基板９とカップ部４との間の下向きの気流に対するコアンダ効果が大きくなり、当該気流の流速をさらに増大させることができる。基板処理装置１では、下部間隙３８１の外周縁３８５は、基板９の外周縁と径方向において同じ位置に位置してもよい。この場合であっても、上記と同様に、基板９とカップ部４との間の下向きの気流を、さらに好適に形成することができる。また、基板９とカップ部４との間の下向きの気流の流速をさらに増大させることができる。
【００５３】
上述のように、基板処理装置１では、基板回転機構３３による基板保持部３１の回転により間隙気流が形成される。このため、下部間隙３８１に径方向内側からガスを供給するためのガス供給機構を新たに設ける必要がない。その結果、基板処理装置１の構造を簡素化することができるとともに、基板処理装置１のランニングコストを低減することもできる。
【００５４】
基板処理装置１では、基板保持部３１の回転速度を変更することにより、間隙気流の流速を容易に変更することができる。具体的には、基板保持部３１の回転速度を増大させることにより、間隙気流の流速を増大させることができる。また、基板保持部３１の回転速度を減少させることにより、間隙気流の流速を減少させることができる。
【００５５】
例えば、基板９の回転速度を小さくして基板９上に処理液をパドル（すなわち、液盛り）する際には、基板９上の液膜の径方向における温度変化を抑制するために、基板９の上方からのダウンフローの流速を小さくすることが好ましい。基板処理装置１では、基板９の回転速度が小さくされることにより、間隙気流の流速も小さくなり、当該ダウンフローの流速も小さくなる。その結果、基板９のパドル処理を好適に行うことができる。一方、基板９の回転速度が大きい場合は、カップ部４における処理液の跳ね返りも比較的大きいが、ダウンフローの流速も大きくなる。その結果、カップ部４から跳ね返った処理液の液滴等を下方へと好適に導くことができる。
【００５６】
基板処理装置１では、基板対向部３５と下部対向部３７との間に、下部間隙３８１の内周縁３８６に連続するバッファ空間３８２が形成される。バッファ空間３８２は、下部間隙３８１よりも上下方向の高さが大きい。また、バッファ空間３８２は、下方に向かって開口する。このように、下部間隙３８１に供給されるガスがバッファ空間３８２にて一時的に貯留されることにより、下部間隙３８１に径方向内側から供給されるガスの流量を、周方向において略均一とすることができる。その結果、間隙気流の流速の周方向における均一性を向上することができる。
【００５７】
上述のように、下部対向部３７は、基板対向部３５に接続されており、基板回転機構３３により基板対向部３５と共に回転される。これにより、基板対向部３５の回転時の振れ等による基板対向部３５と下部対向部３７との接触を考慮する必要がないため、下部間隙３８１の上下方向の高さを容易に小さくすることができる。その結果、下部間隙３８１における間隙気流の流速を増大することができる。
【００５８】
基板処理装置１では、下部対向部３７と基板対向部３５とを接続する接続部３５３の上下方向の長さが可変とされ、接続部３５３の当該長さを変更する間隙変更機構が設けられてもよい。例えば、間隙変更機構により接続部３５３の長さが増大すると、下部対向部３７が下方へと移動し、下部間隙３８１の上下方向の高さが大きくなる。また、間隙変更機構により接続部３５３の長さが減少すると、下部対向部３７が上方へと移動し、下部間隙３８１の上下方向の高さが小さくなる。換言すれば、当該間隙変更機構は、基板対向部３５を下部対向部３７に対して上下方向に相対移動することにより、下部間隙３８１の上下方向の高さを変更する。これにより、間隙気流の流速を容易に変更することができる。
【００５９】
基板処理装置１は、下部対向部３７と上下方向に対向するボス部３４をさらに備える。下部対向部３７とボス部３４との間の間隙（すなわち、ボス間隙３４２）には、径方向内側からパージガスが供給される。そして、当該パージガスの一部が、下部間隙３８１に径方向内側から供給される。これにより、基板９とカップ部４との間を処理液の液滴およびミストを含んで下向きに流れるガスが、ボス間隙３４２を介して下部間隙３８１へと回り込んで流入することを防止することができる。その結果、処理液を含まない清浄なガスにて間隙気流を形成することができる。また、下部間隙３８１に処理液が付着することを防止することができる。
【００６０】
基板処理装置１では、下部対向部３７の外周面３７６の径方向外側を下向きに通過したガスは、カップ部４から外部へと排出され、当該ガスとは異なるガスが、下部間隙３８１に径方向内側から供給される。これにより、処理液の液滴およびミストを含むガスが下部間隙３８１に流入することを防止することができる。その結果、処理液を含まない清浄なガスにて間隙気流を形成することができる。また、下部間隙３８１に処理液が付着することを防止することができる。
【００６１】
上述のように、基板処理装置１は、気流形成部（すなわち、ガス供給部５５および排出ポート４４）をさらに備える。気流形成部は、基板９よりも上側から基板９とカップ部４との間を通過して下方に向かう気流を形成する。基板処理装置１では、上述のように、コアンダ効果により当該気流の流速を増大させることができるため、気流形成部の容量を低減することができる。その結果、基板処理装置１のイニシャルコストおよびランニングコストを低減することができる。
【００６２】
図３は、基板処理装置１における他の好ましい基板保持部３１ａ近傍を拡大して示す縦断面図であり、図２に対応する。図４は、基板保持部３１ａの底面図である。図４では、下部対向部３７を二点鎖線にて併せて図示する。基板保持部３１ａは、図２に示す基板保持部３１の構成に加えて、フィン部３５６をさらに備える。フィン部３５６は、下部間隙３８１よりも径方向内側に配置される。基板保持部３１ａが回転する際には、フィン部３５６は、基板対向部３５と共に回転する。これにより、フィン部３５６近傍のガスが、下部間隙３８１の内周縁３８６に向けて径方向外方へと送出される。
【００６３】
図３および図４に示す例では、フィン部３５６は、周方向に略等角度間隔にて配列された複数のフィン要素３５７を備える。複数のフィン要素３５７は、基板対向部３５の下面３５２から下方に突出する。複数のフィン要素３５７は、バッファ空間３８２に位置する。複数のフィン要素３５７は、中心軸Ｊ１を中心として略放射状に径方向に延びる。詳細には、各フィン要素３５７は、径方向外方へと向かうに従って基板保持部３１ａの回転方向（すなわち、図４における反時計回り）の前側に向かって湾曲する。
【００６４】
このように、基板保持部３１ａは、下部間隙３８１よりも径方向内側に配置されるフィン部３５６をさらに有する。フィン部３５６は、基板保持部３１ａの回転により下部間隙３８１に向けて径方向外方へとガスを送出する。これにより、基板保持部３１ａの回転による下部間隙３８１へのガスの供給を効率良く行うことができる。なお、フィン要素３５７の形状は様々に変更されてよい。例えば、フィン要素３５７は、径方向に沿って略直線状に延びていてもよい。
【００６５】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置１ａの基板保持部３１近傍を拡大して示す縦断面図である。基板処理装置１ａは、図１および図２に示す基板処理装置１の構成に加えて、筒状整流部４５をさらに備える。筒状整流部４５は、例えば、図示省略の接続部を介して下部対向部３７に固定され、基板回転機構３３により、基板保持部３１および下部対向部３７と共に回転される。筒状整流部４５は、基板保持部３１および下部対向部３７から独立して配置され、基板回転機構３３以外の回転機構により回転されてもよく、あるいは、カップ部４に固定されてもよい。基板処理装置１ａの他の構造は、図１および図２に示す基板処理装置１と略同様である。以下の説明では、基板処理装置１の各構成に対応する基板処理装置１ａの構成に同符号を付す。
【００６６】
筒状整流部４５は、下部対向部３７とカップ部４との間にて上下方向に延び、下部対向部３７の周囲を囲む。筒状整流部４５の下端縁は、下部対向部３７の外周面３７６と径方向に対向する。換言すれば、筒状整流部４５の下端縁は、下部対向部３７の外周面３７６の下端縁よりも上側に位置する。筒状整流部４５の上端縁と下部対向部３７との間の最短距離は、筒状整流部４５の下端縁と下部対向部３７の外周面３７６との間の径方向の距離よりも大きい。
【００６７】
基板処理装置１ａでは、筒状整流部４５の上端縁と基板保持部３１との間に上方から流入したガスが、下部対向部３７の外周面３７６に沿って流れる気流によるコアンダ効果により加速され、さらに、筒状整流部４５の下端縁と下部対向部３７との間においてベンチュリ効果により加速される。これにより、筒状整流部４５の下端縁近傍の圧力が低下するため、筒状整流部４５とカップ部４との間にて下方に向かう気流の流速を増大させることができる。その結果、カップ部４内のガスの置換を効率良く実現することができる。
【００６８】
図５に示す例では、筒状整流部４５は、下部対向部３７および基板保持部３１の周囲を全周に亘って囲む。また、筒状整流部４５の上端縁は、基板保持部３１よりも上側、かつ、基板９よりも下側に位置する。したがって、回転する基板９から径方向外方へと飛散した処理液は、筒状整流部４５の上方を通過し、カップ部４により受けられる。上述のように、基板処理装置１ａでは、筒状整流部４５とカップ部４との間にて下側に向かう気流の流速が増大されているため、カップ部４に衝突した処理液の液滴等を下方へと好適に導くことができる。なお、筒状整流部４５の上端縁は、基板保持部３１よりも下側に位置していてもよい。あるいは、筒状整流部４５の上端縁は、基板９よりも上側に位置していてもよい。この場合、回転する基板９から径方向外方へと飛散した処理液は、筒状整流部４５により受けられて下方へと導かれる。
【００６９】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置１ｂの基板保持部３１近傍を拡大して示す縦断面図である。基板処理装置１ｂは、図１および図２に示す基板処理装置１の構成に加えて、ガス噴射部３６３をさらに備える。基板処理装置１ｂの他の構造は、図１および図２に示す基板処理装置１と略同様である。以下の説明では、基板処理装置１の各構成に対応する基板処理装置１ｂの構成に同符号を付す。
【００７０】
基板処理装置１ｂでは、対向部支持部３６の中央部において、主配管３６１が対向部支持部３６の上端部まで延びている。ガス噴射部３６３は、対向部支持部３６の上端部に配置される。ガス噴射部３６３は、例えば、複数の噴射配管３６４を備える。複数の噴射配管３６４は、主配管３６１の上端部から径方向外方へと放射状に延びる。複数の噴射配管３６４は、例えば、周方向において略等角度間隔に配置される。複数の噴射配管３６４の径方向外端は、下部間隙３８１と上下方向の略同じ位置に位置する。換言すれば、対向部支持部３６の外周面に形成された各噴射配管３６４の開口は、下部間隙３８１と径方向に対向する。
【００７１】
基板処理装置１ｂでは、下部対向部３７の第２部位３７２の内周縁は、対向部支持部３６の外周面に接続されている。したがって、基板対向部３５と第２部位３７２との間に形成されるバッファ空間３８２ｂは、下方に向けて開口していない。
【００７２】
基板処理装置１ｂでは、ガス噴射部３６３の複数の噴射配管３６４から、バッファ空間３８２ｂへとガス（例えば、清浄なドライエア）が噴射される。そして、バッファ空間３８２ｂに一時的に貯留された当該ガスが、下部間隙３８１に径方向内側から供給される。これにより、上記と同様に、下部間隙３８１において径方向外方へと向かう間隙気流が形成される。下部間隙３８１から流出した気流は、コアンダ効果により下部対向部３７の外周面３７６に沿って下方かつ径方向外方へと流れる。
【００７３】
以上に説明したように、基板処理装置１ｂは、下部間隙３８１に向けて径方向内側からガスを噴射して間隙気流を形成するガス噴射部３６３をさらに備える。これにより、上述の基板処理装置１と同様に、基板９とカップ部４との間の下向きの気流を好適に形成することができる。また、基板９とカップ部４との間に形成された当該下向きの気流の流速を増大させることができる。その結果、基板処理装置１のイニシャルコストおよびランニングコストの増大を抑制しつつ、カップ部４にて跳ね返った処理液の液滴等が基板９に再付着することを抑制することができる。また、基板処理装置１ｂでは、ガス噴射部３６３から噴射されるガスの流速を調節することにより、基板９の回転速度に関わらず、間隙気流の流速を容易に調節することができる。
【００７４】
上述のように、基板処理装置１ｂでは、基板対向部３５と下部対向部３７との間にバッファ空間３８２ｂが形成される。バッファ空間３８２ｂは、ガス噴射部３６３よりも径方向外側にて下部間隙３８１の内周縁３８６に連続する。バッファ空間３８２ｂは、下部間隙３８１よりも上下方向の高さが大きい。基板処理装置１ｂでは、ガス噴射部３６３から噴射されたガスが、下部間隙３８１に供給されるよりも前にバッファ空間３８２ｂにて一時的に貯留される。これにより、下部間隙３８１に径方向内側から供給されるガスの流量を、周方向において略均一とすることができる。その結果、間隙気流の流速の周方向における均一性を向上することができる。
【００７５】
基板処理装置１ｂでは、ガス噴射部３６３からのガスの噴射流量が制御されることにより、バッファ空間３８２ｂが陽圧に維持される。これにより、処理液の液滴およびミスト等を含むガスが、バッファ空間３８２ｂおよび下部間隙３８１に進入することを防止または抑制することができる。その結果、処理液を含まない清浄なガスにて間隙気流を形成することができる。また、下部間隙３８１に処理液が付着することを防止することができる。
【００７６】
基板処理装置１ｂにおいても、図５に示す基板処理装置１ａと同様に、基板保持部３１とカップ部４との間に筒状整流部４５が設けられてもよい。この場合、上記と同様に、筒状整流部４５とカップ部４との間にて下方に向かう気流の流速を増大させることができる。その結果、カップ部４内のガスの置換を効率良く実現することができる。
【００７７】
上述の基板処理装置１，１ａ，１ｂでは、様々な変更が可能である。
【００７８】
例えば、図６に示す基板処理装置１ｂでは、バッファ空間３８２ｂは、必ずしも陽圧に維持される必要はない。また、バッファ空間３８２ｂは、図２に示すバッファ空間３８２と同様に、下方へと開口していてもよい。基板処理装置１ｂでは、バッファ空間３８２ｂは、必ずしも設けられなくてもよい。基板処理装置１，１ａにおいても同様に、バッファ空間３８２は省略されてもよい。
【００７９】
図６に示すガス噴射部３６３は、図１および図２に示す基板保持部３１、および、図３に示す基板保持部３１ａに設けられてもよい。この場合、基板保持部３１，３１ａの回転、および、ガス噴射部３６３からのガスの噴射により、下部間隙３８１において間隙気流が形成される。
【００８０】
基板処理装置１では、ボス間隙３４２へのパージガスの供給は、必ずしも行われなくてもよい。基板処理装置１ａ，１ｂにおいても同様である。
【００８１】
基板処理装置１では、気流形成部は、必ずしもガス供給部５５および排出ポート４４を備える必要はない。例えば、気流形成部からガス供給部５５が省略されてもよい。基板処理装置１ａ，１ｂにおいても同様である。
【００８２】
基板処理装置１では、下部対向部３７の外周面３７６の全体が、基板対向部３５の外周縁よりも径方向内側に位置していてもよい。また、下部間隙３８１の外周縁３８５が、基板９の外周縁よりも径方向内側に位置していてもよい。基板処理装置１ａ，１ｂにおいても同様である。
【００８３】
下部対向部３７は、必ずしも、基板保持部３１に接続される必要はなく、基板回転機構３３により回転される必要もない。例えば、下部対向部３７は、基板保持部３１から独立して設けられ、基板回転機構３３とは異なる他の回転機構により、基板保持部３１と同期して、あるいは、基板保持部３１と同期することなく回転されてもよい。また、下部対向部３７は、回転することなく固定されていてもよい。
【００８４】
例えば、図７に示す例では、基板保持部３１の基板対向部３５の下面３５２が、ボス部３４の上面３４１と、下部間隙３８１ａを介して上下方向に対向する。すなわち、図７に示す例では、ボス部３４の上端部が、基板対向部３５と下部間隙３８１ａを介して上下方向に対向する下部対向部３７ａである。下部対向部３７ａは、基板保持部３１から独立した部位である。下部対向部３７ａの外周面３７６は、下部間隙３８１ａの外周縁３８５から下方かつ径方向外方へと延びる。
【００８５】
下部間隙３８１ａの径方向内側には、図６と同様のガス噴射部３６３が設けられる。ガス噴射部３６３から下部間隙３８１ａに向けてガスが噴射されることにより、下部間隙３８１ａにおいて径方向外方へと向かう間隙気流が形成される。下部間隙３８１ａから流出した気流は、コアンダ効果により下部対向部３７ａの外周面３７６に沿って下方かつ径方向外方へと流れる。また、下部対向部３７ａの外周面３７６に沿って流れる上記気流の周囲のガスが、コアンダ効果により、当該気流に誘引されて下方へと流れる。これにより、上述の基板処理装置１と同様に、基板９とカップ部４との間の下向きの気流を好適に形成することができる。また、基板９とカップ部４との間に形成された当該下向きの気流の流速を増大させることができる。
【００８６】
図７に示す例では、基板保持部３１を上下方向に移動する間隙変更機構３９が、基板保持部３１の下側に設けられる。間隙変更機構３９は、ボス部３４の内部に収容される。間隙変更機構３９により基板対向部３５が下部対向部３７ａに対して上下方向に相対移動することにより、下部間隙３８１ａの上下方向の高さが変更される。これにより、間隙気流の流速を容易に変更することができる。
【００８７】
上述の基板処理装置１，１ａ，１ｂは、半導体基板以外に、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、ＦＥＤ（field emission display）等の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。あるいは、上述の基板処理装置１，１ａ，１ｂは、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、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。
【００８８】
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。
【符号の説明】
【００８９】
１，１ａ，１ｂ    基板処理装置
４    カップ部
９    基板
３１，３１ａ    基板保持部
３３    基板回転機構
３４    ボス部
３５    基板対向部
３７，３７ａ    下部対向部
３９    間隙変更機構
４４    排出ポート
４５    筒状整流部
５１    ノズル
５５    ガス供給部
９１    （基板の）上面
９２    （基板の）下面
３４２    ボス間隙
３５６    フィン部
３６３    ガス噴射部
３７６    （下部対向部の）外周面
３８１，３８１ａ    下部間隙
３８２，３８２ｂ    バッファ空間
３８５    （下部間隙の）外周縁
３８６    （下部間隙の）内周縁
Ｊ１    中心軸
【図１】
2019012768.tif 000003
【図２】
2019012768.tif 000004
【図３】
2019012768.tif 000005
【図４】
2019012768.tif 000006
【図５】
2019012768.tif 000007
【図６】
2019012768.tif 000008
【図７】
2019012768.tif 000009