(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理液による処理を施す基板処理装置であって、
基板を水平姿勢に保持しつつ回転させるための基板回転手段と、
前記基板回転手段により回転される基板の表面における回転中心を含む領域と間隔を隔てて対向し、かつ外周端が基板周端よりも内側に位置する対向面を有する対向板部と、前記対向面に形成され、前記回転中心と対向する液吐出口と、前記対向板部の周端に形成され、基板の径方向の外方に向けて不活性ガスを吐出するための気体吐出口とを有するノズルと、
前記処理液を前記液吐出口に供給するための処理液供給手段と、
前記基板の表面と前記対向面との間に、前記処理液および水のいずれか一方である液を供給するための液供給手段と、
前記不活性ガスを前記気体吐出口に供給するための気体供給手段と、
前記基板および前記対向面を互いに相対回転させる基板回転制御手段と、
前記基板回転制御手段による前記基板と前記対向面との回転に並行して、前記領域と前記対向面との間の空間を液密状態にするとともにその後前記液の供給を停止して当該空間に液溜まりを形成するように、前記液供給手段を制御する液供給制御手段と、
前記液溜まりの形成後、前記処理液供給手段を制御して、前記液吐出口から処理液を吐出させる処理液供給制御手段と、
前記処理液供給制御手段による処理液の供給に並行して前記気体吐出口に不活性ガスを供給させることにより、前記基板の表面上を流れる処理液の上方を覆い、かつ前記対向面に沿って径方向外方に向かう不活性ガスの気流を形成する気流制御手段とを含む基板処理装置。
【請求項２】
前記対向面が、前記基板回転手段によって保持された基板の表面と平行な平坦面を含む、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記対向面は、前記液吐出口から離反するに従って前記基板の表面に近づく曲面を含む、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
吐出口が形成されたノズルの対向面を、水平姿勢の基板の表面に間隔を隔てて、外周端が基板周端よりも内側に位置するように対向配置する対向面配置工程と、
基板および前記対向面を、鉛直軸線まわりに相対回転させる回転工程と、
前記回転工程と並行して実行され、基板の表面と前記対向面との間に、処理液および水のいずれか一方である液を供給して、基板の表面における前記対向面と対向する領域と前記対向面との間の空間を液密状態とするとともにその後前記液の供給を停止して、当該空間に液溜まりを形成する液溜まり形成工程と、
前記回転工程と並行して実行され、前記液溜まり形成工程後に、前記吐出口から処理液を吐出する処理液吐出工程と、
前記処理液吐出工程と並行して、前記基板の表面上を流れる処理液の上方を覆い、かつ前記対向面に沿って径方向外方に向かう不活性ガスの気流を形成する気流形成工程とを含む基板処理方法。
【請求項５】
前記液溜まり形成工程は、前記基板の表面と前記対向面との間に水を供給して、前記空間に水の液溜まりを形成する水溜まり形成工程を含み、
前記処理液吐出工程は、前記吐出口から薬液を吐出する薬液吐出工程を含む、請求項４記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記回転工程と並行して実行され、前記水溜まり形成工程後前記薬液吐出工程に先立って、前記吐出口から水を吐出する水吐出工程を含み、
前記薬液吐出工程における薬液の吐出は、前記水吐出工程における水の供給に連続して実行される、請求項５記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記処理液吐出工程は、前記吐出口から薬液を吐出する薬液吐出工程を含み、
前記液溜まり形成工程は、前記基板の表面と前記対向面との間に、前記薬液吐出工程において吐出される薬液と同じ薬液を供給して、前記空間に当該薬液の液溜まりを形成する薬液溜まり形成工程を含む、請求項４記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板に処理液を用いた処理を施すための基板処理装置および基板処理方法に関する。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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの基板が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板に対して処理液を用いた処理が行われる。基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、基板を水平な姿勢に保持して回転させるスピンチャックと、基板の表面（処理対象面）に処理液を供給するためのノズルとを備えている。基板は、その表面を上方に向けた状態でスピンチャックに保持される。そして、スピンチャックにより基板が回転されつつ、その基板の表面の中央部にノズルから処理液が供給される。基板の表面に供給された処理液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板の表面上を中央部から周縁部に向けて拡がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５４９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スピンチャックによって基板を回転させつつ、ノズルから処理液を吐出させると、ノズルからの処理液は基板の表面の中央部に供給される。これにより、ほぼ円形の処理液の液膜が基板の表面上に形成される。この液膜は、基板の回転による遠心力を受けて基板の表面の周縁部に向けて拡がっていく。
しかしながら、処理液の液膜は、基板の周縁部までほぼ円形のまま拡がらず、基板の表面周縁部に達する前に放射状に拡がることがある。処理液の液膜の拡がりを図９に示す。基板の表面上を拡がるほぼ円形の処理液の液膜には、その外延から径方向に延びる複数の処理液の筋Ｌが形成される。これは、基板の表面の親水度の高い部分に沿って処理液の液膜の外延が押し拡げられることに起因している。
【０００５】
たとえば、大流量（たとえば２．０Ｌ／ｍｉｎ以上）でノズルから処理液を吐出させれば、基板の表面の全域を処理液によって確実に覆うことができる。しかしながら、この場合には、１枚の処理に要する処理液量が多くなり、それに応じて処理コストが高くなる。
そこで、この発明の目的は、処理液消費量の低減を実現できるとともに、基板の広範囲に処理液を行き渡らせることができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）に処理液による処理を施す基板処理装置（１）であって、基板を水平姿勢に保持しつつ回転させるための基板回転手段（２）と、前記基板回転手段により回転される基板の表面における回転中心を含む領域（Ａ１）と間隔（Ｓ）を隔てて対向し、かつ外周端が基板周端よりも内側に位置する対向面（２３；１０４）を有する対向板部（２１）と、前記対向面に形成され、前記回転中心と対向する液吐出口（２６；１０２）と、前記対向板部の周端に形成され、基板の径方向の外方に向けて不活性ガスを吐出するための気体吐出口（２８）とを有するノズル（３；１００）と、前記処理液を前記液吐出口に供給するための処理液供給手段（８，９，１１，１３）と、前記基板の表面と前記対向面との間に、前記処理液および水のいずれか一方である液を供給するための液供給手段（９，１３；８，１１）と、前記不活性ガスを前記気体吐出口に供給するための気体供給手段と、前記基板および前記対向面を互いに相対回転させる基板回転制御手段と、前記基板回転制御手段による前記基板と前記対向面との回転に並行して、前記領域と前記対向面との間の空間を液密状態にするとともにその後前記液の供給を停止して当該空間に液溜まり（ＣＬ；ＤＬ）を形成するように、前記液供給手段を制御する液供給制御手段（１８）と、前記液溜まりの形成後、前記処理液供給手段を制御して、前記液吐出口から処理液を吐出させる処理液供給制御手段と、前記処理液供給制御手段による処理液の供給に並行して前記気体吐出口に不活性ガスを供給させることにより、前記基板の表面上を流れる処理液の上方を覆い、かつ前記対向面に沿って径方向外方に向かう不活性ガスの気流を形成する気流制御手段（１８）とを含む基板処理装置である。
【０００７】
この構成によれば、基板の表面と対向面との間に液が供給される。また、基板が回転される。また、対向面と、基板の表面における対向面と対向する領域との間の空間が液によって液密状態になった後に液の供給が停止される。これにより、液溜まりが当該空間に形成される。この液溜まりは、基板の表面および対向面にそれぞれ接液している。この液溜まりは、ノズルに対して静止状態にあり、そのため、回転状態にある基板に対して相対的に回転する。そして、液溜まりにおける基板との接触面には、基板表面との間の摩擦による回転方向の摩擦力が作用している。そのため、液溜まりにおける基板との接触面の周縁各部には、回転方向に沿う接線方向力が作用している。
【０００８】
この状態で、ノズルの液吐出口から処理液が吐出されると、液溜まりを形成していた液は当該空間の側方に押し出され、基板の回転による遠心力を受けて基板の表面の周縁部に向けて拡がっていく。液溜まりにおける基板との接触面の周縁各部には回転方向に沿う接線方向力が作用しているので、液溜まりを形成していた液は、その周長が最短状態になるような形状で、すなわちほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。そして、後続の処理液の液膜は先行の液に引っ張られて、基板の表面を、ほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。これにより、基板の表面を処理液の液膜で覆うことができる。したがって、小流量で処理液を供給しつつ、基板の上面の広範囲に処理液を行き渡らせることができる。
【０００９】
この明細書において、「ほぼ円形のまま拡がる」とは、円形のまま拡がる場合のほか、円形の外延から径方向に延びる複数の処理液の筋の大きさが基板の半径のおよそ１／５以下であることをいう。
請求項２に記載のように、前記対向面（２３）が、前記基板回転手段によって保持された基板の表面と平行な平坦面を含むものであってもよい。
【００１０】
また、請求項３に記載のように、前記対向面（１０４）は、前記液吐出口から離反するに従って前記基板の表面に近づく曲面（１０１）を含むものであってもよい。この構成によれば、当該空間が液密状態である場合に、液吐出口から吐出される処理液は曲面に沿いながら、基板の表面に供給される。そのため、液吐出口と基板表面との間に渦が発生するのを抑制または防止することができ、これにより、処理液中での気泡の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、吐出口（２６；１０２）が形成されたノズル（３；１００）の対向面（２３；１０４）を、水平姿勢の基板（Ｗ）の表面に間隔（Ｓ）を隔てて、外周端が基板周端よりも内側に位置するように対向配置する対向面配置工程と、基板および前記対向面を、鉛直軸線まわりに相対回転させる回転工程と、前記回転工程と並行して実行され、基板の表面と前記対向面との間に、処理液および水のいずれか一方である液を供給して、基板の表面における前記対向面と対向する領域（Ａ１）と前記対向面との間の空間を液密状態とするとともにその後前記液の供給を停止して、当該空間に液溜まり（ＣＬ；ＤＬ）を形成する液溜まり形成工程と、前記回転工程と並行して実行され、前記液溜まり形成工程後に、前記吐出口から処理液を吐出する処理液吐出工程と、前記処理液吐出工程と並行して、前記基板の表面上を流れる処理液の上方を覆い、かつ前記対向面に沿って径方向外方に向かう不活性ガスの気流を形成する気流形成工程とを含む基板処理方法である。
【００１２】
この発明の方法によれば、請求項１の発明に関連して述べた作用効果と同様な作用効果を達成することができる。
この発明の一実施形態に係る基板処理方法は、請求項５に記載されているように、前記液溜まり形成工程は、前記基板の表面と前記対向面との間に水を供給して、前記空間に水の液溜まり（ＤＬ）を形成する水溜まり形成工程を含み、前記処理液吐出工程は、前記吐出口から薬液を吐出する薬液吐出工程を含むものであってもよい。
【００１３】
この発明の方法によれば、液溜まりが水を用いて形成されているので、対向面と、基板の表面における対向面と対向する領域との間の空間に形成される液溜まりによっては、当該領域に処理が施されない。したがって、基板の表面における処理むらの発生を抑制または防止することができる。
請求項６記載の発明は、前記回転工程と並行して実行され、前記水溜まり形成工程後前記薬液吐出工程に先立って、前記吐出口から水を吐出する水吐出工程を含み、前記薬液吐出工程における薬液の吐出は、前記水吐出工程における水の供給に連続して実行される、請求項５記載の基板処理方法である。
【００１４】
この発明の方法によれば、対向面と、基板の表面における対向面と対向する領域との間の空間における水の液溜まりの形成後に、吐出口からの薬液の吐出に先立って、吐出口から水が吐出される。
ノズルの吐出口から水が吐出されると、液溜まりを形成していた水は当該空間の側方に押し出され、基板の回転による遠心力を受けて基板の表面の周縁部に向けて拡がっていく。液溜まりにおける基板の表面との接触面の周縁各部には回転方向に沿う接線方向力が作用しているので、液溜まりを形成していた水は、その周長が最短状態になるような形状で、すなわちほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。そして、後続の水の液膜は先行の水に引っ張られて、基板の表面をほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。これにより、水の液膜によって基板の表面が覆われる。
【００１５】
その後、水の吐出に連続して薬液が吐出口から吐出され、その薬液が当該空間に供給される。そのため、当該空間が液密状態に維持されつつ、当該空間内の水が薬液に置換され、基板の表面を覆う液膜が水から薬液へと置換される。これにより、スムーズに、基板の表面の広範囲に薬液を行き渡らせることができる。
また、この発明の一実施形態に係る基板処理方法は、請求項８に記載されているように、前記処理液吐出工程は、前記吐出口から薬液を吐出する薬液吐出工程を含み、前記液溜まり形成工程は、前記基板の表面と前記対向面との間に、前記薬液吐出工程において吐出される薬液と同じ薬液を供給して、前記空間に当該薬液の液溜まり（ＣＬ）を形成する薬液溜まり形成工程を含むものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。
【図２】図１に示すノズルの断面図である。
【図３】図１に示す基板処理装置で行われる処理例１を示す工程図である。
【図４Ａ】処理例１における薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その１）。
【図４Ｂ】処理例１における薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その２）。
【図４Ｃ】処理例１における薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その３）。
【図４Ｄ】処理例１における薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その４）。
【図４Ｅ】処理例１における薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その５）。
【図４Ｆ】処理例１における薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その６）。
【図５】処理例１におけるＤＩＷの液膜の拡がりを示す図解的な平面図である。
【図６Ａ】処理例２の薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その１）。
【図６Ｂ】処理例２の薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その２）。
【図６Ｃ】処理例２の薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その３）。
【図７Ａ】処理例３の薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その１）。
【図７Ｂ】処理例３の薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その２）。
【図７Ｃ】処理例３の薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その３）。
【図７Ｄ】処理例３の薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である（その４）。
【図８】本発明の第２実施形態に係る基板処理装置のノズルの断面図である。
【図９】基板の表面に供給された処理液の拡がりを示す図解的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る基板処理装置１の構成を図解的に示す断面図である。この基板処理装置１は、基板の一例としての円形の半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面（処理対象面）に処理液（薬液およびリンス液（この実施形態では、リンス液の一例としてＤＩＷ（脱イオン水）を用いる。））による処理を施すための枚葉式の装置である。
【００１８】
基板処理装置１は、隔壁（図示せず）により区画された処理室１０内に、ウエハＷを水平姿勢に保持して、回転させるスピンチャック（基板回転手段）２と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの上面（表面）に処理液を供給するためのノズル３とを備えている。
スピンチャック２は、スピンモータ４と、このスピンモータ４の駆動軸と一体化されたスピン軸５と、スピン軸５の上端にほぼ水平に取り付けられた円板状のスピンベース６と、スピンベース６の周縁部の複数箇所にほぼ等間隔で設けられた複数個の挟持部材７とを備えている。これにより、スピンチャック２は、複数個の挟持部材７によってウエハＷを挟持した状態で、スピンモータ４の回転駆動力によってスピンベース６を回転させることにより、そのウエハＷを、ほぼ水平な姿勢を保った状態で、スピンベース６とともに回転軸線Ｃまわりに回転させることができる。
【００１９】
なお、スピンチャック２としては、挟持式のものに限らず、たとえばウエハＷの裏面を真空吸着することにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
ノズル３には、薬液供給管８およびＤＩＷ供給管９が接続されている。薬液供給管８の途中部には、薬液供給管８を開閉するための薬液バルブ１１が介装されている。ＤＩＷ供給管９の途中部には、ＤＩＷ供給管９を開閉するためのＤＩＷバルブ１３が介装されている。
【００２０】
これにより、ＤＩＷバルブ１３を閉じつつ薬液バルブ１１を開くことによって、薬液供給源からの薬液を、薬液供給管８を通してノズル３に供給することができ、ノズル３の吐出口（液吐出口）２６（図２参照）から薬液を吐出することができる。また、薬液バルブ１１を閉じつつＤＩＷバルブ１３を開くことにより、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷを、ＤＩＷ供給管９を通してノズル３に供給することができ、ノズル３の吐出口２６からＤＩＷを吐出することができる。
【００２１】
なお、薬液としては、ウエハＷの表面に対する処理の内容に応じたものが用いられる。たとえば、ウエハＷの表面からパーティクルを除去するための洗浄処理を行うときは、ＳＣ１（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）などが用いられる。また、ウエハＷの表面から酸化膜などをエッチングするための洗浄処理を行うときは、フッ酸やBHF（Bufferd HF）などが用いられ、ウエハＷの表面に形成されたレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理や、レジスト剥離後のウエハＷの表面にポリマーとなって残留しているレジスト残渣を除去するためのポリマー除去処理を行うときは、ＳＰＭ（sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）やＳＣ１（ammonia-hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）などのレジスト剥離液やポリマー除去液が用いられる。金属汚染物を除去する洗浄処理には、フッ酸やＳＣ２（hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水）やＳＰＭ（sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）などが用いられる。
【００２２】
また、基板処理装置１において実行される処理において、ノズル３から吐出される薬液およびＤＩＷは、それぞれ小流量（それぞれ、たとえば０．５Ｌ／ｍｉｎ程度）である。
ノズル３はアーム１４の先端部に取り付けられている。アーム１４はスピンチャック２の上方で水平に延びている。アーム１４にはモータなどを含むノズル移動機構１２が結合されている。ノズル移動機構１２により、アーム１４をスピンチャック２の側方に設定された鉛直な回動軸線を中心に水平面内で揺動させることができる。アーム１４の揺動に伴って、ノズル３がスピンチャック２の上方で水平移動する。また、ノズル移動機構１２により、アーム１４を昇降させることができる。アーム１４の昇降に伴ってノズル３が昇降する。このように、ノズル移動機構１２は、ノズル３をウエハＷに接近／離反させるための接離駆動機構を構成している。
【００２３】
ウエハＷに対する処理時には、アーム１４の揺動および昇降によりノズル３が後述する近接位置に配置される。ウエハＷへの処理を行わないときは、ノズル３は、ウエハＷの回転範囲外にある退避位置に配置される。
図２はノズル３の断面図である。図１および図２を参照してノズル３の構成について説明する。
【００２４】
ノズル３は、円筒状の管状部２０と、管状部２０の下端に管状部２０と同心に固定された円板部（対向板部）２１と、管状部２０の側方を取り囲んで被覆するカバー２２とを備えている。
管状部２０および円板部２１は、塩化ビニル、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの樹脂材料を用いて形成されている。
【００２５】
円板部２１の下面には、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面と対向するための円形の対向面２３が形成されている。対向面２３は水平平坦面であり、その半径は、スピンチャック２に保持されるウエハＷの半径（回転半径）より小径（たとえばウエハＷの半径の１／１０〜１／８程度）に設定されている。対向面２３には親液化処理が施されている。
【００２６】
管状部２０および円板部２１内には、鉛直方向に延びる流通路２４が形成されている。流通路２４は、管状部２０の基端側で導入口２５として開口するとともに、対向面２３の中心に、吐出口２６としてほぼ円形状に開口している。導入口２５を介して流通路２４に導入された薬液またはＤＩＷが、流通路２４を流通した後、吐出口２６から吐出される。
また、カバー２２の内壁と管状部２０の外壁との間は、ウエハＷの表面に不活性ガスの一例としての窒素ガス（Ｎ２）を供給するための円筒状の窒素ガス流通路２７を形成している。窒素ガス流通路２７は、管状部２０の外壁下端部に環状に開口する窒素ガス吐出口（気体吐出口）２８を有している。カバー２２には、その内外壁を貫通して形成される貫通孔２９が形成されている。貫通孔２９がカバー２２の内壁に開口して導入口３０が形成されている。導入口３０には、継手３１を介して窒素ガス供給管３２が接続されている。窒素ガス供給管３２の途中部には、窒素ガス供給管３２を開閉するための窒素ガスバルブ３３（図１参照）が介装されている。窒素ガスバルブ３３が開かれると、窒素ガス吐出口２８から円板部２１の径方向外方横向きに窒素ガスが吐出される。
【００２７】
図１に示すように、基板処理装置１は、マイクロコンピュータで構成される制御部１８を備えている。制御部１８は予め定められたプログラムに従って、スピンモータ４およびノズル移動機構１２の駆動を制御する。また、制御部１８は薬液バルブ１１、ＤＩＷバルブ１３および窒素ガスバルブ３３の開閉を制御する。
図３は、基板処理装置１で行われる処理例１を示す工程図である。図４Ａ〜図４Ｆは、処理例１における薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である。以下、処理例１について、図１〜図４Ｆを参照しつつ説明する。
【００２８】
処理対象のウエハＷは、搬送ロボット（図示しない）によって処理室１０に搬入されて（ステップＳ１）、その表面を上方に向けた状態でスピンチャック２に保持される。このとき、ウエハＷの搬入の妨げにならないように、ノズル３は、ウエハＷの回転範囲外にある退避位置に配置されている。
ウエハＷがスピンチャック４に保持された後、制御部１８はノズル移動機構１２を制御してアーム１４を揺動させる。このアーム１４の揺動により、ノズル３が、退避位置からウエハＷの回転軸線Ｃ上に移動される。また、制御部１８はノズル移動機構１２を制御してノズル３を近接位置まで下降させる。図４Ａに示すように、この近接位置では、ノズル３の対向面２３がウエハＷの表面と、微小間隔Ｓ（たとえば５〜１０ｍｍ程度）を隔てて対向している。また、この状態で、対向面２３の中心がウエハＷの回転軸線Ｃ上に位置している。
【００２９】
また、制御部１８は、スピンモータ４を制御して、ウエハＷを回転開始させる。
ウエハＷの回転開始直後には、制御部１８は、薬液バルブ１１を閉じたままＤＩＷバルブ１３を開いて、ノズル３の吐出口２６からＤＩＷを吐出する。これにより、図４Ｂに示すように、対向面２３と、ウエハＷの表面における対向面２３と対向する領域（以下、「対向領域」という。）Ａ１との間の空間にＤＩＷが供給されて、対向面２３と対向領域Ａ１との間の空間がＤＩＷによって液密状態にされるとともに、当該空間から溢れたＤＩＷが側方に押し出される。押し出されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を周縁部に向けて拡がる。
【００３０】
対向面２３と対向領域Ａ１との間の空間が液密状態になった後（たとえば、ＤＩＷの吐出開始から０．５〜１．０秒間の経過後）、制御部１８は、ＤＩＷバルブ１３を閉じてＤＩＷの吐出を停止する。これにより、当該空間へのＤＩＷの供給が停止されるが、その一方でウエハＷの回転は続行されている。これにより、当該空間の外に存在するＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの周縁部から飛散し、当該空間に、図４Ｃに示すように、ＤＩＷの液溜まりＤＬが形成される。
【００３１】
ＤＩＷの液溜まりＤＬは、ウエハＷの対向領域Ａ１の全域およびノズル３の対向面２３の全域にそれぞれ接液している。ＤＩＷの液溜まりＤＬはノズル３の対向面２３の引っ張り力を受けてノズル３に対して静止状態にあり、そのため、ウエハＷと相対回転する。このＤＩＷの液溜まりＤＬの下面には、ウエハＷの対向領域Ａ１との間の摩擦による回転方向の摩擦力が作用し、そのため、ＤＩＷの液溜まりＤＬの下面の周縁の各部には、回転方向に沿う接線方向力が作用している。
【００３２】
その後、ウエハＷの回転速度が所定の液処理速度（たとえば５００ｒｐｍ程度）に達した後に所定の供給開始タイミングになると、制御部１８は、薬液バルブ１１を閉じたままＤＩＷバルブ１３を開いて、ノズル３の吐出口２６からＤＩＷを吐出する。これにより、対向面２３と対向領域Ａ１との間の空間にＤＩＷが供給される。そのため、ＤＩＷの液溜まりＤＬは当該空間の側方に押し出されて、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの周縁部に向けて移動する。このときのＤＩＷの液膜の拡がりを図５に図示する。ＤＩＷの液溜まりＤＬの下面の外延の各部に、ウエハＷの回転方向に沿う接線方向力が作用しているので、液溜まりＤＬを形成していたＤＩＷは、その周長が最短状態になるような形状で、すなわちほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。そして、後続のＤＩＷの液膜は、液溜まりＤＬを形成していた先行のＤＩＷに引っ張られて、ウエハＷの表面をほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。そのため、図４Ｄに示すように、ＤＩＷの液膜がウエハＷの表面のほぼ全域を覆う。
【００３３】
吐出口２６からのＤＩＷの吐出開始から所定時間（たとえば２秒間）が経過すると、制御部１８は、ＤＩＷバルブ１３を閉じて、吐出口２６からのＤＩＷの吐出を停止する。また、制御部１８は、ＤＩＷバルブ１３の閉塞と同タイミングで薬液バルブ１１を開いて、吐出口２６から薬液を吐出する（Ｓ２：薬液処理）。これにより、ＤＩＷの吐出に連続して薬液が吐出口２６から吐出され、その薬液が、ウエハＷの表面と対向領域Ａ１との間の空間に供給される。このときの薬液の吐出流量は、小流量（たとえば０．５Ｌ／ｍｉｎ程度）である。図４Ｅに示すように、当該空間に供給された薬液は、ＤＩＷで液密状態にされた当該空間内を、ＤＩＷを押し退けながら拡がる。そして、当該空間が液密状態に維持されつつ、当該空間内のＤＩＷが薬液に置換される。また、薬液の液膜は、その周長が最短状態になるような形状で、すなわちほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がり、後続の薬液の液膜は、先行の薬液の液膜に引っ張られて、ウエハＷの表面をほぼ円形のまま周縁部に向けてウエハＷの周縁部に向けて拡がる。そして、図４Ｆに示すように、薬液の液膜がウエハＷの表面のほぼ全域を覆う。すなわち、ウエハＷの表面を覆う液膜が、ＤＩＷから薬液へと置換される。
【００３４】
なお、薬液処理中、窒素ガスバルブ３３が開かれており、窒素ガス吐出口２８から側方に向けて放射状に窒素ガスが吐出される。窒素ガスは、ウエハＷ上の薬液の液膜の周囲に供給され、これにより、窒素ガス雰囲気下でウエハＷに薬液処理を施すことができる。ゆえに、ウエハＷ上の薬液の酸化を抑制または防止することができ、ウエハＷに良好な処理を施すことができる。なお、このような窒素ガスの吐出は必ずしも必要ではない。
【００３５】
吐出口２６からの薬液の吐出開始から所定時間が経過すると、制御部１８は薬液バルブ１１を閉じて、吐出口２６からの薬液の吐出を停止する。また、制御部１８は薬液バルブ１１の閉塞と同タイミングでＤＩＷバルブ１３を開いて、吐出口２６からＤＩＷを吐出する（Ｓ３：リンス処理）。これにより、薬液に連続してＤＩＷが吐出口２６から吐出され、そのＤＩＷが、ウエハＷの表面と対向領域Ａ１との間の空間に供給される。このときのＤＩＷの吐出流量は、小流量（たとえば０．５Ｌ／ｍｉｎ程度）である。当該空間に供給されたＤＩＷは、ＤＩＷで液密状態にされた当該空間内を、薬液を押し退けながら拡がる。そして、当該空間が液密状態に維持されつつ、当該空間内の薬液がＤＩＷに置換される。また、ＤＩＷの液膜は、その周長が最短状態になるような形状で、すなわちほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がり、後続のＤＩＷの液膜は、先行のＤＩＷの液膜に引っ張られて、ウエハＷの表面をほぼ円形のまま周縁部に向けてウエハＷの周縁部に向けて拡がる。そして、ＤＩＷの液膜がウエハＷの表面のほぼ全域を覆う。すなわち、ウエハＷの表面を覆う液膜が、薬液からＤＩＷへと置換される。
【００３６】
ＤＩＷの吐出開始から所定時間が経過すると、制御部１８はＤＩＷバルブ１３を閉じて、吐出口２６からのＤＩＷの吐出を停止する。また、制御部１８はノズル移動機構１２を制御して、アーム１４を上昇および揺動させて、ノズル３をスピンチャック２の側方の退避位置に戻す。さらに、制御部１８は、スピンチャック２を高回転速度（たとえば２５００ｒｐｍ程度）まで加速する。これにより、ＤＩＷによるリンス後のウエハＷの上面に付着しているＤＩＷを遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライが実施される（Ｓ４：スピンドライ）。スピンドライが所定時間にわたって行われると、スピンチャック２の回転が停止される。その後、搬送ロボット（図示しない）によってウエハＷが搬出される（ステップＳ５）。
【００３７】
以上によりこの実施形態によれば、薬液またはＤＩＷの液膜がウエハＷの表面をほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。これにより、ウエハＷの表面を薬液またはＤＩＷの液膜で覆うことができる。したがって、小流量で薬液またはＤＩＷを供給しつつ、基板の上面の広範囲に薬液またはＤＩＷを行き渡らせることができる。
また、液溜まりＤＬがＤＩＷによって形成されているので、この液溜まりＤＬによっては対向領域Ａ１に処理が施されない。したがって、ウエハＷの表面における処理むらの発生を抑制または防止することができる。
【００３８】
次に、基板処理装置１で行われる処理例２について説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、処理例２の薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である。以下、処理例２について、図１〜図３および図６Ａ〜図６Ｃを参照しつつ説明する。処理例２が処理例１と共通する部分についての説明は省略する。
処理例２が処理例１と相違する点は、ウエハＷの対向領域Ａ１とノズル３の対向面２３との間にＤＩＷの液溜まりＤＬを形成した後に、ＤＩＷを吐出口２６から吐出させるのではなく、薬液を吐出口２６から吐出させるようにした点にある。
【００３９】
吐出口２６からＤＩＷが吐出されて、対向面２３と対向領域Ａ１との間の空間がＤＩＷによって液密状態になった後、吐出口２６からのＤＩＷの吐出が停止されることにより、図６Ａに示すように、ＤＩＷの液溜まりＤＬが形成される。
その後、ウエハＷの回転速度が所定の液処理速度（たとえば５００ｒｐｍ程度）に達した後に所定の供給開始タイミングになると、制御部１８は、ＤＩＷバルブ１３を閉じたまま薬液バルブ１１を開いて、ノズル３の吐出口２６から薬液を吐出する。そのため、ＤＩＷの液溜まりＤＬは、当該空間の側方に押し出されて、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの周縁部に向けて移動する。ＤＩＷの液溜まりＤＬの下面の外延の各部に、ウエハＷの回転方向に沿う接線方向力が作用しているので、液溜まりＤＬを形成していたＤＩＷは、その周長が最短状態になるような形状で、すなわちほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。そして、後続の薬液の液膜は、液溜まりＤＬを形成していた先行のＤＩＷに引っ張られて、ウエハＷの表面を、ほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる（図６Ｂを参照）。そのため、図６Ｃに示すように、薬液の液膜がウエハＷの表面のほぼ全域を覆う。
【００４０】
次に、基板処理装置１で行われる処理例３について説明する。図７Ａ〜図７Ｄは、処理例３の薬液処理工程の開始時の様子を示す図解的な断面図である。以下、処理例３について、図１〜図３および図７Ａ〜図７Ｄを参照しつつ説明する。処理例３が処理例１と共通する部分についての説明は省略する。
処理例３が処理例１と相違する主たる点は、ＤＩＷの液溜まりＤＬに代えて薬液の液溜まりＣＬを、対向面２３と対向領域Ａ１との間の空間に形成した点にある。
【００４１】
図７Ａに示すように、ノズル３が近接位置に配置されるとともに、ウエハＷが回転開始される。ウエハＷの回転開始直後には、図７Ｂに示すように、制御部１８はＤＩＷバルブ１３を閉じたまま薬液バルブ１１を開いて、ノズル３の吐出口２６から薬液を吐出する。これにより、対向面２３と対向領域Ａ１との間の空間に薬液が供給されて、当該空間が薬液によって液密状態にされるとともに、当該空間から溢れた薬液が側方に押し出される。押し出された薬液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面を周縁部に向けて拡がる。
【００４２】
当該空間が液密状態になった後（たとえば薬液の吐出開始から０．５〜１．０秒間の経過後）、制御部１８は薬液バルブ１１を閉じて薬液の吐出を停止する。そのため、当該空間への薬液の供給が停止される。一方でウエハＷの回転は続行されている。これにより、当該空間の外に存在する薬液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの周縁部から飛散し、ウエハＷの対向領域Ａ１とノズル３の対向面２３との間には、図７Ｃに示すように、薬液の液溜まりＣＬが形成される。
【００４３】
薬液の液溜まりＣＬは、ウエハＷの対向領域Ａ１の全域およびノズル３の対向面２３の全域にそれぞれ接液している。薬液の液溜まりＣＬはノズル３の対向面２３の引っ張り力を受けてノズル３に対して静止状態にあり、そのため、ウエハＷと相対回転する。この薬液の液溜まりＣＬの下面には、ウエハＷの対向領域Ａ１との間の摩擦による回転方向の摩擦力が作用し、そのため、薬液の液溜まりＣＬの下面の周縁の各部には、回転方向に沿う接線方向力が作用している。
【００４４】
その後、ウエハＷの回転速度が所定の液処理速度（たとえば５００ｒｐｍ程度）に達した後に所定の供給開始タイミングになると、制御部１８は、ＤＩＷバルブ１３を閉じたまま薬液バルブ１１を開いて、ノズル３の吐出口２６から薬液を吐出する。そのため、薬液の液溜まりＣＬは、当該空間の側方に押し出されて、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの周縁部に向けて移動する。薬液の液溜まりＣＬの下面の外延の各部に、ウエハＷの回転方向に沿う接線方向力が作用しているので、液溜まりＣＬを形成していた薬液は、その周長が最短状態になるような形状で、すなわちほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。そして、後続の薬液の液膜は、液溜まりＣＬを形成していた先行の薬液に引っ張られて、ウエハＷの表面を、ほぼ円形のまま周縁部に向けて拡がる。そのため、図７Ｄに示すように、薬液の液膜がウエハＷの表面のほぼ全域を覆う。
【００４５】
なお、薬液の液溜まりＣＬによるウエハＷの対向領域Ａ１の過剰な処理を抑制すべく、薬液の液溜まりＣＬの形成後、薬液の吐出開始までの期間は極力短いことが望ましい。
図８は、本発明の他の実施形態（第２実施形態）に係る基板処理装置のノズル１００の断面図である。
この第２実施形態において、図２に示された各部に対応する部分には、図２と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
【００４６】
この図８に示すノズル１００が、図２に示すノズル３と相違する主たる点は、円板部２１の下面に形成された円形の対向面１０４の中央部に凸湾曲面（曲面）１０１が形成されている点である。対向面１０４には親液化処理が施されている。
凸湾曲面１０１は、対向面１０４の中心から径方向外方に向かうに従って下方に位置するような形状をなしている。また、流通路２４は対向面１０４の中心に、吐出口（液吐出口）１０２としてほぼ円形状に開口している。対向面１０４の周縁部には、凸湾曲面１０１に連続する環状の水平平坦面１０３が形成されている。そのため、ノズル１００を前述の近接位置に配置したとき、凸湾曲面１０１は、吐出口１０２から径方向外方に向かうに従って、ウエハＷの表面に近づくような形状である。
【００４７】
導入口２５を介して流通路２４に導入された薬液またはＤＩＷは、流通路２４を流通した後、吐出口１０２から吐出される。対向面１０４と対向領域Ａ１との間の空間が薬液またはＤＩＷによって液密状態である場合に、吐出口１０２から吐出される薬液またはＤＩＷは凸湾曲面１０１に沿いながら、ウエハＷの表面に供給される。そのため、対向面１０４と対向領域Ａ１との間の空間が液密状態である場合に、吐出口１０２とウエハＷの表面の回転中心付近との間に渦が発生するのを抑制または防止することができ、これにより、液中での気泡の発生を防止することができる。
【００４８】
また、ノズル１００は、カバー２２、継ぎ手３１、窒素ガス供給管３２などの窒素ガスを吐出するための構成が備えられていない点においてもノズル３と相違する。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態でも実施することができる。
たとえば第１実施形態の各処理例では、液溜まりＤＬ，ＣＬを形成するための薬液またはＤＩＷの吐出開始のタイミングを、ウエハＷの回転開始後ではなく、ウエハＷの回転開始前としてもよい。
【００４９】
また、第１実施形態のノズル３から、カバー２２、継ぎ手３１、窒素ガス供給管３２などの窒素ガスを吐出するための構成を取り除いてもよい。
また、前述の各実施形態では、液溜まりＤＬを形成する水の一例として、ＤＩＷを用いる場合を例にとって説明したが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、還元水（水素水）、磁気水などを採用することもできる。
【００５０】
また、前述の各実施形態では、ウエハＷの上面に対してノズル３，１００の対向面２３，１０４が微小間隔を隔てて対向配置される構成を取り上げたが、ウエハＷの下面に対してノズルの対向面が微小間隔を隔てて対向配置される構成や、ウエハＷの上下双方の面に対し、ノズルの対向面が微小間隔を隔てて対向配置される構成を採用することもできる。
また、図１に一点鎖線で示すように、ノズル３とは別のＤＩＷノズル１１０を設け、このＤＩＷノズル１１０によってウエハＷの表面の回転中心にリンス処理用のＤＩＷを供給するようにしてもよい。
【００５１】
また、リンス液としてＤＩＷを用いる場合を例にとって説明したが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、還元水（水素水）、磁気水などを液として採用することもできる。
また、本発明の効果は、基板（ウエハＷ）の表面が疎水性を示す場合にとくに顕著に発揮される。表面が疎水性を示す基板に対する処理としては、酸化膜（シリコン酸化膜）を除去する処理やレジストを除去する処理を例示することができる。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
１  基板処理装置
２  スピンチャック（基板回転手段）
３  ノズル
８  薬液供給管
９  ＤＩＷ供給管
１１  薬液バルブ
１３  ＤＩＷバルブ
１８  制御部
２３  対向面
２６  吐出口
１００  ノズル
１０１  凸湾曲面（曲面）
１０２  吐出口
１０４  対向面
Ａ１  対向領域（領域）
ＣＬ  薬液の液溜まり
ＤＬ  ＤＩＷの液溜まり
Ｓ  間隔
Ｗ  ウエハ（基板）
【図１】
0005698487.tif 000002
【図２】
0005698487.tif 000003
【図３】
0005698487.tif 000004
【図４Ａ】
0005698487.tif 000005
【図４Ｂ】
0005698487.tif 000006
【図４Ｃ】
0005698487.tif 000007
【図４Ｄ】
0005698487.tif 000008
【図４Ｅ】
0005698487.tif 000009
【図４Ｆ】
0005698487.tif 000010
【図５】
0005698487.tif 000011
【図６Ａ】
0005698487.tif 000012
【図６Ｂ】
0005698487.tif 000013
【図６Ｃ】
0005698487.tif 000014
【図７Ａ】
0005698487.tif 000015
【図７Ｂ】
0005698487.tif 000016
【図７Ｃ】
0005698487.tif 000017
【図７Ｄ】
0005698487.tif 000018
【図８】
0005698487.tif 000019
【図９】
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