基板処理方法
【課題】上面部材をウェハとともに回転させて処理し，処理流体供給ノズルをウェハの処理面に移動させて処理流体を供給できる基板処理方法を提供する。
【解決手段】上面部材９０を上昇させた状態で，基板Ｗをスピンチャック６０によって保持し，上面部材９０を下降させて基板Ｗの表面に近接させ，スピンチャック６０に係合させた状態にし，上面部材９０と基板Ｗとの間に形成された隙間に処理流体を供給し，基板Ｗ，スピンチャック６０及び上面部材９０を一体的に回転させて基板Ｗを処理し，基板Ｗ，スピンチャック６０及び上面部材９０の回転を停止し，上面部材９０を上昇させてスピンチャック６０から離脱させた状態で基板Ｗ及びスピンチャック６０を一体的に回転させて基板Ｗを処理し，基板Ｗ及びスピンチャック６０の回転を停止し，スピンチャック６０の基板Ｗに対する保持を解除する。
【解決手段】上面部材９０を上昇させた状態で，基板Ｗをスピンチャック６０によって保持し，上面部材９０を下降させて基板Ｗの表面に近接させ，スピンチャック６０に係合させた状態にし，上面部材９０と基板Ｗとの間に形成された隙間に処理流体を供給し，基板Ｗ，スピンチャック６０及び上面部材９０を一体的に回転させて基板Ｗを処理し，基板Ｗ，スピンチャック６０及び上面部材９０の回転を停止し，上面部材９０を上昇させてスピンチャック６０から離脱させた状態で基板Ｗ及びスピンチャック６０を一体的に回転させて基板Ｗを処理し，基板Ｗ及びスピンチャック６０の回転を停止し，スピンチャック６０の基板Ｗに対する保持を解除する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，例えば半導体ウェハやＬＣＤ基板用ガラス等の基板を洗浄処理などする基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造工程においては，半導体ウェハ（以下，「ウェハ」という。）の表面に対して洗浄，レジスト膜の除去等の処理を施す処理システムが使用される。かような処理システムに備えられる基板処理装置として，水平にして保持したウェハに処理液を供給して処理する枚葉式のものが知られている。従来の枚葉式基板処理装置は，パーティクルの付着によるウェハの汚染防止や処理流体の消費量削減等の観点から，ウェハ処理時にプレート状の上面部材をウェハ上面に対して近接させ，ウェハ上面全体を上面部材によって覆った状態で処理するようにしていた。即ち，処理時に上面部材とウェハ上面との間に狭い隙間を形成し，この隙間に薬液や乾燥ガス等の処理流体を満たすようにすると，少量の処理流体の供給によってウェハの上面を処理することができる。こうして，処理流体の消費量を抑制するようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記基板処理装置において，上面部材を回転可能な構成とすることが考えられる。そうすれば，ウェハの洗浄処理，乾燥処理の性能を向上させる効果がある。しかしながら，ウェハを回転させる回転駆動機構とは別に，上面部材を回転させる回転駆動機構を設置するのでは，コストが増加する問題がある。また，上面部材を回転させる回転駆動機構を，ウェハの処理位置の上部に配置すると，回転駆動機構から発生するパーティクルが基板の周囲に侵入する心配がある。さらに，ウェハ上面に対して処理流体供給ノズルを移動させて処理する方法が希望される場合，上面部材及び回転駆動機構を昇降させるシリンダーもウェハの処理位置の上部に配置すれば，シリンダーから発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配がある。また，上面部材がウェハに近接している時に，ウェハ上面に処理流体を供給する方法が希望される場合，回転駆動機構の回転軸を貫通しなければ，ウェハに処理液を供給することができない等の課題がある。
【０００４】
従って本発明の目的は，上面部材をウェハとともに回転させて処理し，上面部材とウェハを離隔させた状態での処理，例えば，処理流体供給ノズルをウェハの処理面に移動させて処理流体を供給することができる基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために，本発明によれば，基板に処理流体を供給して処理する基板処理方法であって，上面部材を上昇させた状態で，基板をスピンチャックによって保持し，前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理し，前記基板及びスピンチャックの回転を停止し，前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，基板処理方法が提供される。
【０００６】
さらに，本発明によれば，前記基板及びスピンチャックの回転を停止した後，再び，前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させ，その後，前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，基板処理方法が提供される。
【０００７】
前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理するに際し，前記上面部材と基板との間において，処理流体供給ノズルを前記基板の少なくとも中心から周縁まで移動させて，回転する基板に対して前記処理流体供給ノズルから処理流体を供給することが好ましい。この場合，ウェハ上面全体に処理流体を供給できる。
【０００８】
前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給するに際し，前記基板の表面に供給された処理流体に前記上面部材を接触させることが好ましい。また，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給するに際し，前記基板の表面に供給された処理流体に前記上面部材を接触させないようにしても良い。
【０００９】
前記基板を処理するに際し，さらに，下面部材を上昇させて前記基板の裏面に近接させ，前記下面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給して，前記基板の裏面を処理することが好ましい。
【００１０】
なお，基板に処理流体を供給して処理する基板処理装置であって，基板を保持するスピンチャックと，基板に近接して上面を覆う上面部材を備え，前記上面部材を前記スピンチャックに対して係脱自在とし，前記上面部材を前記スピンチャックに係合させて前記上面部材と前記スピンチャックを一体的に回転させる構成としたことを特徴とする，基板処理装置が提供される。かかる基板処理装置にあっては，上面部材をウェハ上面に近接させてウェハとともに回転させる処理と，上面部材とウェハを離隔させた状態での処理が可能となる。
【００１１】
この基板処理装置にあっては，前記上面部材を前記スピンチャックに対して昇降自在とし，前記上面部材と前記スピンチャックのいずれか一方に係合凹部，他方に係合凸部を設け，前記上面部材が前記スピンチャックに対して下降した際に，前記係合凹部と前記係合凸部が係合し，上昇した際に，前記係合凹部と前記係合凸部が離脱する構成とし，前記係合凹部及び／又は前記係合凸部に，前記係合凸部の挿入を容易にするためのテーパ部を設けることが好ましい。この場合，上面部材の自重により上面部材をスピンチャックに支持することができる。また，係合凸部を上又は下方向から係合凹部に係合させる場合，スピンチャックが水平面内で回転する際も，係合凸部と係合凹部を係合させた状態を維持することができる。
【００１２】
また，この基板処理装置にあっては，前記上面部材を下降させて前記スピンチャックに係合させる位置と上昇させて前記スピンチャックから離脱させる位置とに昇降させる上面部材昇降機構を備えることが好ましい。さらに，前記上面部材昇降機構は，前記スピンチャックから離脱させた前記上面部材を支持する支持部材を備え，前記上面部材に，前記支持部材と係脱自在な係合部を設け，前記上面部材が前記スピンチャックに係合している状態において，前記係合部と前記支持部材を係脱させることとしても良い。
【００１３】
前記係合部と前記支持部材の係脱は，前記上面部材と前記スピンチャックを一体的に回転させることにより行われることが好ましい。かかる場合，スピンチャックの回転駆動機構を用いて前記係合部と前記支持部材の係脱を行うため，当該係脱のための駆動機構を別に設置する必要はない。一方，前記上面部材昇降機構は，前記上面部材を把持するクランプ機構を備えることとしても良い。
【００１４】
また，前記上面部材の中央に，基板に供給する処理流体を通過させる供給穴を設けるようにしても良い。この場合，ウェハに上面部材を近接させて隙間を形成した状態で隙間に処理流体を供給することができる。
【００１５】
また，基板に供給する処理流体を吐出する処理流体供給ノズルを１又は２以上備え，前記処理流体供給ノズルを前記基板の上方において少なくとも前記基板の中心から周縁まで移動させるアームを備えることが好ましい。そうすれば，上面部材をスピンチャックから離脱させた状態のとき，スピンチャックによってウェハを回転させながら，ウェハ上面と上面部材との間に処理流体供給ノズルを移動させることができる。従って，例えば，回転中のウェハの上方を移動する処理流体供給ノズルから処理液を吐出させることにより，ウェハ上面全体に処理液を供給することができる。さらに，処理液にガスを混合して基板に吐出する処理流体供給ノズルを少なくとも１つ備えても良い。
【００１６】
また，前記アームは，前記処理流体供給ノズルを前記基板の少なくとも中心から周縁まで移動させることが可能なことが好ましい。さらにまた，前記アームは，前記スピンチャックから前記上面部材が離脱させられた状態において，前記基板の上方に前記処理流体供給ノズルを移動させることが好ましい。即ち，処理流体供給ノズルから処理流体を吐出しながら，ウェハを回転させることにより，ウェハの上面全体に処理流体を供給することができる。
【００１７】
また，前記基板，前記スピンチャック及び前記上面部材を囲むチャンバーと，前記処理流体供給ノズルを密閉して格納する処理流体供給ノズル格納部を備え，前記処理流体供給ノズルを前記処理流体供給ノズル格納部から前記チャンバー内に移動させるための開閉自在な開口を設けるようにしても良い。
【００１８】
なお，前記基板の裏面に対して相対的に上昇して近接し，下降して離隔する下面部材を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，上面部材をスピンチャックに係合させ，上面部材をスピンチャック及び基板と一体的に回転させて処理する方法と，上面部材をスピンチャックから離脱させ，処理流体供給ノズルを上面部材と基板の間に移動させて処理流体を供給する方法を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下，本発明の好ましい実施の形態を，基板の一例としてウェハを洗浄する基板処理装置としての基板洗浄ユニットに基づいて説明する。図１は，本実施の形態にかかる基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５を組み込んだ洗浄処理システム１の平面図である。図２は，その側面図である。この洗浄処理システム１は，ウェハＷに洗浄処理及び洗浄処理後の熱的処理を施す洗浄処理部２と，洗浄処理部２に対してウェハＷを搬入出する搬入出部３から構成されている。
【００２１】
搬入出部３は，複数枚，例えば２５枚のウェハＷが所定の間隔で略水平に収容可能な容器（キャリアＣ）を載置するための載置台６が設けられたイン・アウトポート４と，載置台６に載置されたキャリアＣと洗浄処理部２との間でウェハの受け渡しを行うウェハ搬送装置７が備えられたウェハ搬送部５と，から構成されている。
【００２２】
ウェハＷはキャリアＣの一側面を通して搬入出され，キャリアＣの側面には開閉可能な蓋体が設けられている。また，ウェハＷを所定間隔で保持するための棚板が内壁に設けられており，ウェハＷを収容する２５個のスロットが形成されている。ウェハＷは表面（半導体デバイスを形成する面）が上面（ウェハＷを水平に保持した場合に上側となっている面）となっている状態で各スロットに１枚ずつ収容される。
【００２３】
イン・アウトポート４の載置台６上には，例えば，３個のキャリアを水平面のＹ方向に並べて所定位置に載置することができるようになっている。キャリアＣは蓋体が設けられた側面をイン・アウトポート４とウェハ搬送部５との境界壁８側に向けて載置される。境界壁８においてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９が形成されており，窓部９のウェハ搬送部５側には，窓部９をシャッター等により開閉する窓部開閉機構１０が設けられている。この窓部開閉機構１０は，キャリアＣに設けられた蓋体もまた開閉可能である。
【００２４】
ウェハ搬送部５に配設されたウエハ搬送装置７は，Ｙ方向とＺ方向に移動可能であり，かつ，Ｘ―Ｙ平面内（θ方向）で回転自在に構成されている。また，ウェハ搬送装置７は，ウェハＷを把持する取出収納アーム１１を有し，この取出収納アーム１１はＸ方向にスライド自在となっている。こうして，ウェハ搬送装置７は，載置台６に載置された全てのキャリアＣの任意の高さのスロットにアクセスし，また，洗浄処理部２に配設された上下２台のウェハ受け渡しユニット１６，１７にアクセスして，イン・アウトポート４側から洗浄処理部２側へ，逆に洗浄処理部２側からイン・アウトポート４側へウェハＷを搬送することができるようになっている。
【００２５】
洗浄処理部２は，主ウェハ搬送装置１８と，ウェハ搬送部５との間でウェハＷの受け渡しを行うためにウェハＷを一時的に載置するウェハ受け渡しユニット１６，１７と，本実施の形態にかかる４台の基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５と，洗浄処理後のウェハＷを加熱処理する３台の加熱ユニット及び加熱されたウェハＷを冷却する冷却ユニットからなる加熱・冷却部１９とを備えている。主ウェハ搬送装置１８は，ウェハ受け渡しユニット１６，１７，基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５，加熱・冷却部１９の全てのユニットにアクセス可能に配設されている。
【００２６】
また，洗浄処理部２は，洗浄処理システム１全体を稼働させるための電源である電装ユニット２３と，洗浄処理システム１内に配設された各種装置及び洗浄処理システム１全体の動作制御を行う機械制御ユニット２４と，基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５に送液する所定の処理液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット２５とが配設されている。電装ユニット２３は図示しない主電源と接続される。洗浄処理部２の天井部には，各ユニット及び主ウェハ搬送装置１８に，清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２６が配設されている。
【００２７】
ウェハ受け渡しユニット１６，１７は，いずれもウェハ搬送部５との間でウェハＷの受け渡しを行うためにウェハＷを一時的に載置するものであり，これらウェハ受け渡しユニット１６，１７は上下２段に積み重ねられて配置されている。例えば，下段のウェハ受け渡しユニット１７は，イン・アウトポート４側から洗浄処理部２側へ搬送するウェハＷを載置するために用い，上段のウェハ受け渡しユニット１６は，洗浄処理部２側からイン・アウトポート４側へ搬送するウェハＷを載置するために用いることができる。
【００２８】
主ウェハ搬送装置１８は，図示しないモータの回転駆動力によって回転可能な筒状支持体３０と，筒状支持体３０の内側に沿ってＺ方向に昇降自在に設けられたウェハ搬送体３１とを有している。ウェハ搬送体３１は，筒状支持体３０の回転に伴って一体的に回転されるようになっており，それぞれ独立して進退移動することが可能な多段に配置された３本の搬送アーム３４，３５，３６を備える。
【００２９】
基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５は，図２に示すように，上下２段で各段に２台ずつ配設されている。図１に示すように，基板洗浄ユニット１２，１３と基板洗浄ユニット１４，１５とは，その境界をなしている壁面４１に対して対称な構造を有しているが，対称であることを除けば，各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５は概ね同様の構成を備えている。そこで，基板洗浄ユニット１２を例として，その構造について詳細に以下に説明することとする。
【００３０】
図３は，基板洗浄ユニット１２の平面図であり，図４は，その縦断面図である。基板洗浄ユニット１２のユニットチャンバー４５内には，ウェハＷを収納して処理流体によって処理するアウターチャンバー４６が備えられる。ユニットチャンバー４５には開口５０が形成され，アウターチャンバー４６の側壁４６ａには開口５２が形成され，開口５０と開口５２は，開口部４７によって連通している。また，エアシリンダー等からなるシリンダ駆動機構５４によって昇降し，開口５２を開閉するメカシャッター５３が設けられている。例えば搬送アーム３４によってアウターチャンバー４６に対して開口部４７からウェハＷが搬入出される際に，このメカシャッター５３を開く。メカシャッター５３はアウターチャンバー４６の内部から開口５２を開閉するようになっている。即ち，アウターチャンバー４６内が陽圧になった場合でも，アウターチャンバー４６内部の雰囲気が外部に漏れ出ない構成となっている。
【００３１】
図４に示すように，アウターチャンバー４６内には，ウェハＷを略水平に保持するスピンチャック６０が配置されている。ウェハＷは，例えば半導体デバイスが形成される処理面である表面を上面にして，周縁部分をスピンチャック６０によって保持される。
【００３２】
スピンチャック６０は，図５に示すように，チャックプレート６５と，チャックプレート６５の底部に接続する回転筒体６７と，ウェハの周縁に当接する３つの保持部材７０から構成される。また，回転筒体６７の下部に接続するモータ７２は，回転筒体６７を回転させることにより，スピンチャック６０全体を回転させる。スピンチャック６０に保持されたウェハＷは，スピンチャック６０と一体的に水平面内で回転する。
【００３３】
保持部材７０は，図３に示すように，チャックプレート６５の周囲において，略円盤形状のウェハＷの中央を中心として，中心角が１２０°となるように３箇所に配置されており，それら３つの保持部材７０の内面によりウェハＷを周縁から保持する。また，チャックプレート６５には，ウェハＷが保持される高さにウェハＷを支持するための３つの支持ピン７１が備えられている。３つの支持ピン７１は，図３に示すように，ウェハＷの裏面に当接し，中心角が１２０°となるように３箇所に配置されている。また，保持部材７０の内面には，図６に示すように，ウェハＷの中心に向かって互いに離れる方向に傾斜する上斜面７０ａと下斜面７０ｂが形成されており，３つの保持部材７０の内面でウェハＷの周縁を外側から挟んで保持する際には，ウェハＷの周縁部を上斜面７０ａと下斜面７０ｂの間で挟持して保持する構成となっている。この場合，ウェハＷの周縁部を上下から確実に保持することができる。
【００３４】
基板洗浄ユニット１２にウェハＷを搬入するときは，図６（ａ）に示すように，先ず支持ピン７１によってウェハＷの周縁部を裏面から支持する。このとき，３つの保持部材７０の上部は互いに離隔して外側に移動しており，搬送アーム３４から支持ピン７１に受け渡されるウェハＷに接触しない位置に待機している。ウェハＷが３つの支持ピン７１に支持されたら，図６（ｂ）に示すように，３つの保持部材７０を内側に移動させ，ウェハＷの周縁部を上斜面７０ａと下斜面７０ｂの間に挟んで保持する。このとき，ウェハＷが支持ピン７１から持ち上げられた状態となる。また，基板洗浄ユニット１２からウェハＷを搬出する際は，先ず３つの保持部材７０を外側に移動させ，保持部材７０の保持を解除する。すると，ウェハＷが支持ピン７１に載った状態となる。こうして支持ピン７１によって支持されたウェハＷを搬送アーム３４に受け渡す構成となっている。
【００３５】
モータ７２は，図５に示すように，スピンチャック６０により保持されるウェハＷの下方に形成された駆動機構収納チャンバー７４の内部に配置されている。駆動機構収納チャンバー７４はモータ７２の周囲及び上部を囲み，モータ７２から発生するパーティクルがウェハＷ側に侵入することを防止する。
【００３６】
アウターチャンバー４６は，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷを上方及び周囲から囲むようになっている。即ち，アウターチャンバー４６は，ウェハＷの周囲を包囲する環状の側壁４６ａと，ウェハＷ上面の上方を覆う天井部４６ｂを備えており，ウェハＷの周囲及び上方の雰囲気を密閉し，アウターチャンバー４６の外部の雰囲気から隔離する。
【００３７】
また，アウターチャンバー４６の側壁４６ａには，スピンチャック６０により保持されたウェハＷが位置する高さに傾斜部４６ｃが形成されており，ウェハＷは傾斜部４６ｃに包囲されるようになっている。傾斜部４６ｃはウェハＷの位置する高さの上方から下方に向かって外側に傾斜しているため，ウェハＷの周囲に飛散する処理液の液滴などは傾斜部４６ｃに当たって下方に落下する。また，開口５０，５２はスピンチャック６０により保持されたウェハＷが位置する高さに開口しており，メカシャッター５３は傾斜部４６ｃの一部となっている。例えば搬送アーム３４によってスピンチャック６０に対してウェハＷを授受させる際には，メカシャッター５３を開き，開口部４７からウェハＷ及び搬送アーム３４を水平に移動させる。
【００３８】
図３及び図４に示すように，ユニットチャンバー４５内には，アウターチャンバー４６に隣接する密閉構造のノズル格納チャンバー７７が設置されている。ノズル格納チャンバー７７内には，アーム７９，処理流体供給器８０及びアーム回動装置８２が収納されている。また，ノズル格納チャンバー７７とアウターチャンバー４６の間には，開口８４が設けられており，さらに，ノズル格納チャンバー７７内から開口８４を開閉自在にするノズル格納チャンバー用メカシャッター８６が設けられている。ノズル格納チャンバー用メカシャッター８６は，ノズル格納チャンバー７７内に設置されたモータ等からなる回転駆動機構８８によって駆動される。
【００３９】
処理流体供給器８０はアーム７９の先端に取り付けられており，アーム７９の基端には図示しないモータを備えたアーム回動装置８２が取り付けられている。アーム７９は，図示しないモータの駆動によってアーム回動装置８２を中心として水平面内で旋回して，開口８４からアウターチャンバー４６内に移動し，処理流体供給器８０が少なくともウェハＷの中心の上方に位置する場所まで回動することができる。こうして，アーム７９の回動によって，処理流体供給器８０をアウターチャンバー４６内のウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させる。処理流体供給器８０は，ウェハＷを処理する処理流体として，例えば，ＳＣ−１液（アンモニア水と過酸化水素水と純水の混合溶液）等の薬液，Ｎ２ガス，純水（ＤＩＷ），及びＮ２ガスと純水の混合流体等を吐出することができる。
【００４０】
図４に示すように，アウターチャンバー４６内において，スピンチャック６０によりウェハＷが保持される位置の上方には，ウェハＷに近接して上面を覆う上面部材としてのトッププレート９０が備えられている。トッププレート９０は，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷの上面を覆うことが可能な大きさに形成されている。
【００４１】
図７及び図８に示すように，トッププレート９０の下面には，ウェハＷの上面全体を覆うための，下方に突出した面９１が形成されている。面９１の周縁部（エッジ）９１’は，ウェハＷ上面の周縁端部より僅かに外側に形成されている。また，トッププレート９０の周縁には，トッププレート９０中央を中心として対向する２箇所に，係合凸部材９５が設けられている。係合凸部材９５はトッププレート９０に対して垂直に接続する柱状の部材であり，それぞれ下端において，後述する係合凹部材９７と係合する。また，トッププレート９０をウェハＷの上方に配置した際，各係合凸部材９５とスピンチャック６０に保持されたウェハＷの周縁との間に十分な間隙が形成されるように設けられており，さらに，スピンチャック６０及びスピンチャック６０に保持されたウェハＷに対してトッププレート９０が昇降する際も，各係合凸部材９５がスピンチャック６０及びウェハＷに干渉しないように配置されている。
【００４２】
一方，係合凹部材９７は，チャックプレート６５の周囲２箇所に固着されている。各係合凹部材９７は，図９に示すような上側に開口する凹部９８を有する部材であり，各係合凸部材９５の下端を上方から各凹部９８にそれぞれ挿入するように配置されている。また，各係合凹部材９７は，スピンチャック６０に保持されたウェハＷの周縁部の高さより下方に配置されている。さらに，凹部９８の内側の側面は，下側から上側に向かって広がるテーパ面となっており，角柱型の各係合凸部材９５の下端を上方からスムーズに挿入することができる。
【００４３】
各係合凸部材９５の下面を各凹部９８の下面に当接させた状態にすると，各係合凸部材９５が各係合凹部材９７によって支持され，係合することができる。各係合凸部材９５と各係合凹部材９７は，トッププレート９０中央を中心として対向する２箇所にてそれぞれ係合するので，トッププレート９０がスピンチャック６０に保持されたウェハＷ上方に安定的に支持される。このように，トッププレート９０の自重を利用して，トッププレート９０をスピンチャック６０に対して係合させるようになっている。また，トッププレート９０はスピンチャック６０に対して係合と離脱が自在な構成となっている。
【００４４】
トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させ，前述したモータ７２によってスピンチャック６０を回転させると，トッププレート９０をスピンチャック６０と一体的に回転させることができる。また，スピンチャック６０がウェハＷを保持しているときは，スピンチャック６０，ウェハＷ，及びトッププレート９０が一体的に回転する。このように，トッププレート９０はモータ７２によって回転させられ，モータ７２の他にトッププレート９０を回転させるモータ等の回転駆動機構を別個に設置する必要がない。即ち，トッププレート９０とスピンチャック６０の回転駆動機構をそれぞれ別個とした場合と比較して，回転駆動機構に必要なコストを大幅に削減することができる。また，モータから発生するパーティクルが低減される。そして，トッププレート９０を回転させる回転駆動機構を，ウェハＷの処理位置（保持位置）の上方，例えばアウターチャンバー４６上部（天井部４６ｂの上面）等に設置しないので，回転駆動機構から発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配がなく，ウェハＷに対するパーティクルの影響を防止することができる。
【００４５】
図１０に示すように，アウターチャンバー４６の外側には，トッププレート９０を下降させてスピンチャック６０に係合させる位置と上昇させてスピンチャック６０から離脱させる位置とに昇降させるトッププレート昇降機構１００が配設されている。トッププレート昇降機構１００は，以下に説明するトッププレート昇降シリンダー１０２，昇降ロッド１０４，支持ロッド１０６，昇降部材１０８，トッププレート昇降支持部材１１０から構成される。なお，トッププレート昇降機構１００の駆動によりパーティクルが発生しても，アウターチャンバー４６内部に収納されているウェハＷの周囲に侵入しないようになっている。
【００４６】
トッププレート昇降シリンダー１０２はユニットチャンバー４５の下部に配置されており，アウターチャンバー４６の側方に配置された昇降ロッド１０４を長手方向に昇降させる。また，アウターチャンバー４６を挟んで昇降ロッド１０４と対向する位置には，支持ロッド１０６が設けられている。支持ロッド１０６は，アウターチャンバー４６の外側面に設けられたロッドガイド１０７内を昇降自在に構成されている。そして，アウターチャンバー４６の上方には，昇降ロッド１０４上端と支持ロッド１０６上端によって両端をそれぞれ支持された昇降部材１０８が配置されている。即ち，昇降部材１０８は，トッププレート昇降シリンダー１０２の駆動によって，ユニットチャンバー４５の天井面とアウターチャンバー４６の天井部４６ｂの上方との間を上下移動する。また，天井部４６ｂからアウターチャンバー４６内部に２本のトッププレート昇降支持部材１１０が貫通しており，２本のトッププレート昇降支持部材１１０は，それぞれ上端が昇降部材１０８に固着され，下端がアウターチャンバー４６内部にて昇降するように配置されている。
【００４７】
２つのトッププレート昇降支持部材１１０の下端には，図１１に示すごとき鍔１１１がそれぞれ備えられている。一方，トッププレート９０の上面には，図７及び図８に示すように，各鍔１１１とそれぞれ係脱自在な，２つのトッププレート側係合部１１３が設けられている。これら一対のトッププレート側係合部１１３とトッププレート昇降支持部材１１０下端の鍔１１１は，トッププレート９０上面の中央を中心として対向する位置においてそれぞれ係合する構成となっており，トッププレート９０を安定的に支持することができる。そして，トッププレート９０をトッププレート昇降支持部材１１０に係合させると，トッププレート昇降シリンダー１０２の駆動によって，トッププレート９０を昇降ロッド１０４，支持ロッド１０６，昇降部材１０８，トッププレート昇降支持部材１１０と一体的に昇降させることができる。
【００４８】
なお，アウターチャンバー４６の上方には，トッププレート９０を回転させる回転駆動機構等が設置されていない。また，トッププレート昇降シリンダー１０２はユニットチャンバー４５の下部に配置されており，ウェハＷの処理位置の上方に，トッププレート９０の回転駆動機構や，トッププレート９０及びトッププレート９０の回転駆動機構を一体的に昇降させるシリンダーを配置した場合に比べて，トッププレート９０の回転駆動機構とシリンダーから発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配がなく，ウェハＷに対するパーティクルの影響を抑制することができる。
【００４９】
図１１に示すように，トッププレート９０の上面には，鍔１１１を挿入する穴１２１が設けられている。穴１２１は，鍔１１１を内部においてトッププレート９０の回転方向に相対的に移動させることができる大きさに形成されている。穴１２１の上部には，穴１２１の一部を覆う蓋部１２３が固着している。さらに，蓋部１２３を上面から下面に貫通する切欠き部１２４が設けられている。蓋部１２３の側面には，鍔１１１及びトッププレート昇降支持部材１１０を切欠き部１２４に対して相対的に入出させる入出口１２６が形成されている。入出口１２６の両側は，入出口１２６内から外側に向かって広がるテーパ部１３１となっており，入出口１２６から切欠き部１２４に対して鍔１１１を容易に挿入することができるようになっている。
【００５０】
さらに，切欠き部１２４の奥には，トッププレート昇降支持部材１１０の側面を嵌合させる嵌合溝１２８が形成されている。嵌合溝１２８の下部には，鍔１１１を嵌合させる鍔嵌合溝１３３が設けられている。例えば，入出口１２６から切欠き部１２４内に鍔１１１及びトッププレート昇降支持部材１１０を挿入した後，穴１２１内に鍔１１１を下降させて，スピンチャック６０を回転させることによりトッププレート９０を反時計方向に回転させると，トッププレート昇降支持部材１１０は嵌合溝１２８に対して相対的に時計方向に移動し，嵌合溝１２８に嵌合する。その後，鍔１１１を上昇させると，鍔１１１が鍔嵌合溝１３３に嵌合するようになっている。トッププレート昇降支持部材１１０を嵌合溝１２８に，鍔１１１を鍔嵌合溝１３３に嵌合させた状態にして，トッププレート昇降支持部材１１０を上昇させると，嵌合溝１２８は鍔１１１を通過させない大きさとなっているので，鍔１１１の上面が鍔嵌合溝１３３の上面に係合する構成となっている。
【００５１】
上記２つのトッププレート側係合部１１３は，それぞれ，穴１２１，蓋部１２３，切欠き部１２４，入出口１２６，嵌合溝１２８，テーパ部１３１，鍔嵌合溝１３３から構成される。以下，トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を係合及び離脱させる方法について説明する。
【００５２】
トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を係合させるときは，先ず，各トッププレート昇降支持部材１１０を，係合する各トッププレート側係合部１１３の反時計方向（ＣＣＷ）側の正面位置，即ち，各入出口１２６の正面位置に待機させる。即ち，各トッププレート側係合部１１３が所定位置にて待機するようにスピンチャック６０及びトッププレート９０を静止させるとともに，各トッププレート昇降支持部材１１０を下降させ，各鍔１１１の下面をトッププレート９０上面に近接させる。そして，スピンチャック６０及びトッププレート９０を一体的に所定量反時計方向に回転させることにより，各鍔１１１及び各トッププレート昇降支持部材１１０を各トッププレート側係合部１１３に対して相対的に時計方向（ＣＷ）に移動させ，各入出口１２６から各切欠き部１２４に相対的に挿入させる。さらに，各トッププレート昇降支持部材１１０を下降させることにより各鍔１１１を各穴１２１内に下降させる。その後，スピンチャック６０及びトッププレート９０をさらに僅かに反時計方向に回転させると，各鍔１１１が各穴１２１内を相対的に時計方向に移動するとともに，各トッププレート昇降支持部材１１０が各嵌合溝１２８に対して相対的に時計方向に移動して嵌合する。そして，各トッププレート昇降支持部材１１０を上昇させると，各鍔１１１が各穴１２１内から上昇して各鍔嵌合溝１３３に嵌合する。これにより，各トッププレート側係合部１１３と各トッププレート昇降支持部材１１０が係合し，トッププレート９０を上昇させることができる。なお，切欠き部１２４の上方から，トッププレート昇降支持部材１１０及び鍔１１１を下降させて，各穴１２１内に挿入するようにしても良い。
【００５３】
また，スピンチャック６０にトッププレート９０を係合させ，トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を離脱させるときは，先ず，スピンチャック６０にトッププレート９０を係合させる。即ち，スピンチャック６０の回転により各係合凹部材９７を所定の係合位置に移動させ，トッププレート昇降支持部材１１０に支持されたトッププレート９０を下降させ，各係合凸部材９５と各係合凹部材９７を係合させる。その後，トッププレート昇降支持部材１１０の鍔１１１を穴１２１内に下降させて嵌合を解除する。そして，係合させたときと逆方向に，各鍔１１１を各穴１２１内に相対的に移動させる。即ち，例えば，スピンチャック６０及びトッププレート９０を一体的に僅かに時計方向に回転させることにより，各鍔１１１が各穴１２１内を相対的に反時計方向に移動するとともに，各トッププレート昇降支持部材１１０が各嵌合溝１２８に対して相対的に反時計方向に移動して嵌合が解除される。そして，トッププレート昇降機構１００の駆動により，トッププレート昇降支持部材１１０及び鍔１１１を穴１２１内から切欠き部１２４内に上昇させ，そのまま切欠き部１２４の上方に上昇，退出させる。このようにして，各トッププレート昇降支持部材１１０と各トッププレート側係合部１１３を離脱させることができる。なお，トッププレート昇降支持部材１１０及び鍔１１１を切欠き部１２４内から退出させる際，スピンチャック６０及びトッププレート９０をさらに時計方向に回転させることにより，相対的に反時計方向に各入出口１２６に通過させるようにしても良い。
【００５４】
このように，トッププレート昇降支持部材１１０は，トッププレート９０に対して係脱自在な構成となっている。また，各トッププレート昇降支持部材１１０と各トッププレート側係合部１１３の係脱は，スピンチャック６０とトッププレート９０を係合させ，スピンチャック６０及びトッププレート９０を一体的に回転させることにより行うことができる。
【００５５】
トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート９０を係合させてトッププレート昇降機構１００を駆動させると，トッププレート９０をスピンチャック６０に対して昇降させることができる。また，スピンチャック６０がウェハＷを保持している状態において，トッププレート９０をスピンチャック６０に対して昇降させると，トッププレート９０を下降させてウェハＷに近接させた位置（一点鎖線）と上昇させてウェハＷから離隔させた位置（実線）とに昇降させることができる。さらに，トッププレート９０の昇降によって，各係合凹部材９７の凹部９８に対して各係合凸部材９５を挿入出させる。即ち，トッププレート９０とスピンチャック６０を係合及び離脱させることができる。
【００５６】
以下，トッププレート９０とスピンチャック６０を係合及び離脱させる方法について説明する。トッププレート９０とスピンチャック６０を係合させる際は，先ず，トッププレート昇降機構１００によって上昇させた各係合凸部材９５の下方に，各係合凹部材９７を移動させる。即ち，スピンチャック６０を回転させて，各係合凹部材９７を所定の係合位置に移動させる。そして，トッププレート９０を下降させると，各係合凹部材９７の凹部９８に各係合凸部材９５の下端をそれぞれ挿入することができる。このようにして，各係合凸部材９５と各係合凹部材９７を係合させる。即ち，トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させた状態となる。一方，トッププレート９０とスピンチャック６０を離脱させる際は，先ず，各トッププレート昇降支持部材１１０と各トッププレート側係合部１１３を係合させる。そして，トッププレート昇降機構１００の駆動によってトッププレート９０を上昇させると，各係合凸部材９５が各凹部９８から退出し，各係合凸部材９５と各係合凹部材９７を離脱させることができる。即ち，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させた状態となる。
【００５７】
トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させ，さらに各トッププレート昇降支持部材１１０を各トッププレート側係合部１１３から離脱させると，トッププレート９０はスピンチャック６０のみに支持される。この状態でスピンチャック６０を回転させると，トッププレート９０とスピンチャック６０を一体的に回転させることができる。一方，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させた状態においては，トッププレート９０を回転させずにスピンチャック６０とウェハＷを一体的に回転させることができる。
【００５８】
また，スピンチャック６０がウェハＷを保持している状態においてトッププレート９０をスピンチャック６０に係合させると，トッププレート９０はウェハＷの上面に対して近接する状態となる。このとき，トッププレート９０下面とウェハＷ上面との間には，例えば１ｍｍ程度の狭い隙間が形成される。一方，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させ，トッププレート９０を上昇させると，トッププレート９０の下面はウェハＷの上面から離隔する。このとき，トッププレート９０下面とウェハＷ上面との間には，例えば１００ｍｍ程度の高さを有する空間が形成される。このようにトッププレート９０下面とウェハＷ上面との間に十分な空間を形成することにより，トッププレート９０下面とウェハＷ上面との間に処理流体供給器８０を移動させ，ウェハＷの上面に処理流体を供給することができる。また，搬送アーム３４，３５又は３６のいずれかによってスピンチャック６０に対してウェハＷを授受させる際には，余裕をもってウェハＷをスピンチャック６０に授受させることができる。
【００５９】
なお，処理流体供給器８０及びアーム７９をウェハＷ上方に移動させる際は，例えば，図３に示すように，ウェハＷの周縁において対向する２つの係合凸部材９５の間から，アーム７９がウェハＷ上方に回動することができるように，係合凸部材９５と係合凹部材９７を配置する。即ち，トッププレート９０及びスピンチャック６０の回転により，係合凸部材９５と係合凹部材９７を処理流体供給器８０及びアーム７９に接触しない位置に移動させ，回転停止後，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させ，２つの係合凸部材９５の停止位置の間から，処理流体供給器８０をウェハＷ上方に移動させるようにする。また，処理流体供給器８０及びアーム７９に接触しない高さまで，２つの係合凸部材９５を上昇させるようにしても良い。同様に，スピンチャック６０に対してウェハＷを授受させる際には，搬送アーム３４，３５又は３６や授受されるウェハＷに接触しない位置に係合凸部材９５又は係合凹部材９７を配置する。
【００６０】
図７及び図８に示すように，トッププレート９０の中央には，ウェハＷに供給する処理流体を通過させる供給穴１４０が設けられている。即ち，ウェハＷに処理流体を供給する際，供給穴１４０の上方からウェハＷの中央付近に処理流体を供給することができる。供給穴１４０の周囲には，トッププレート９０の中央側から外周側に向かって下方に傾斜するテーパ部１４２が形成されている。
【００６１】
処理流体供給器８０からウェハＷ上面に薬液，純水等の処理流体を供給する際は，処理流体供給器８０から吐出した処理流体を供給穴１４０からウェハＷの中心部近傍に供給する一方，スピンチャック６０，スピンチャック６０と係合したトッププレート９０，及びスピンチャック６０に保持されたウェハＷを一体的に回転させる。即ち，ウェハＷの回転による遠心力によって，ウェハＷの中心部近傍から外周方向に処理流体が流れるようにする。トッププレート９０は，トッププレート９０下面とウェハＷ上面の間に狭い隙間が形成される状態でスピンチャック６０と係合しているので，隙間に処理流体のみを介在させることができる。従って，少量の処理流体でウェハＷを処理することができる。この場合，トッププレート９０下面に形成された面９１の周縁部９１’がウェハＷの周縁端部より僅かに外側に位置するように形成されていると，薬液の液膜をウェハＷの周縁部まで形成し易い効果がある。
【００６２】
処理流体供給器８０は，図１２に示すように，処理流体供給ノズルとして，薬液及びリンス液を供給する処理液供給ノズル１５１と，混合流体を供給する２流体混合ノズル１５５と，乾燥ガス供給ノズル１５７とを備えている。処理液供給ノズル１５１，２流体混合ノズル１５５，乾燥ガス供給ノズル１５７は，アーム７９の先端に支持されている。
【００６３】
処理液供給ノズル１５１は，薬液として例えばＳＣ−１液（アンモニアと過酸化水素と水の混合溶液）を供給する。また，リンス液として例えば純水を供給する。処理液供給ノズル１５１が供給する処理液は，図示しない切り換え手段によりＳＣ−１と純水のいずれかに切り換える。また，処理液供給ノズル１５１は，アーム７９の回動によりウェハＷの上方又はトッププレート９０の上方に移動する。ウェハＷに薬液又はリンス液を供給する場合は，図１３に示すように，トッププレート９０を下降させた状態で供給穴１４０の上方に処理液供給ノズル１５１を移動させ，ウェハＷ中心部近傍に向かって，処理液供給ノズル１５１から薬液又はリンス液を吐出する。
【００６４】
２流体混合ノズル１５５の内部には，純水を通過させる純水送液路１６１が配設されており，２流体混合ノズル６５の先端には吐出口１６２が設けられている。純水供給路１６１から送液された純水は，吐出口１６２から下方へ吐出される。また，２流体混合ノズル１５５の内部において，純水送液路１６１の途中に，Ｎ２ガスを送出するＮ２ガス送出路１６４が介設されている。純水送液路１６１とＮ２ガス送出路１６４が接続する部分は，純水とＮ２ガスを混合する混合部となっており，ここでＮ２ガスによって純水に圧力が加えられ，吐出口１６２から，Ｎ２ガスとＮ２ガスによって加圧された純水とが混合した混合流体が吐出される。即ち，吐出口１６２からウェハＷに純水を吹き付けるように供給することができる。２流体混合ノズル１５５は，アーム７９の回動によりウェハＷの上方に移動する。なお，純水送液路１６１から供給する純水に，ＣＯ２を溶解させても良い。この場合，静電気を低減する効果がある。
【００６５】
混合流体を用いてウェハＷを処理する場合は，図１４に示すように，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させ，スピンチャック６０と一体的にウェハＷを回転させながら，アーム７９の回動により２流体混合ノズル１５５をウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ，混合流体をウェハＷ上面全体に供給する。このように，ウェハＷ上面全体に混合流体を吹き付けるように供給することにより，ウェハＷ上面のパーティクルが混合流体により吹き飛ばされ，効果的に除去される。
【００６６】
なお，２流体混合ノズル１５５，処理液供給ノズル１５１は，アーム７９をノズル格納チャンバー７７内に収納した状態において，ウェハＷの周縁側から外側に向かってこの順に並ぶように配置されている。即ち，アーム７９がウェハＷの中心側から周縁側へ回動する際，２流体混合ノズル１５５が処理液供給ノズル１５１を追従して移動するように構成されている。これにより，例えば，処理液供給ノズル１５１によってリンス液を供給して処理した後，２流体混合ノズル１５５から供給する混合流体によってリンス液及びパーティクル等をウェハＷから除去する場合，混合流体による処理中に処理液供給ノズル１５１からリンス液等の処理液が落下しても，落下した処理液を混合流体によってウェハＷの外側に吹き飛ばすことができる。従って，落下した処理液がウェハＷに付着して残留することを防止する。
【００６７】
乾燥ガス供給ノズル１５７は，乾燥ガスとして例えばＮ２ガスを供給する。また，乾燥ガス供給ノズル１５７は，アーム７９の回動によりウェハＷの上方に移動する。
【００６８】
この基板洗浄ユニット１２にあっては，トッププレート９０とウェハＷ上面の間に狭い隙間を形成し，隙間に処理流体を供給する処理と，ウェハＷを回転させながら処理流体供給器８０をウェハＷ上面の上方に移動させて処理流体を供給する処理を実施することができる。
【００６９】
ウェハＷ上面は，供給穴１４０の部分を除いてはトッププレート９０によって覆われた状態となる。ＳＣ−１供給後又はリンス液として純水供給後，処理液供給ノズル１５１内にＳＣ−１又は純水が残留して，処理液供給ノズル１５１が供給穴１４０の上方から退避する移動中に，処理液供給ノズル１５１からＳＣ−１又は純水の液滴が落下する虞があるが，これらの液滴はトッププレート９０の上面に受け止められ，ウェハＷに付着することはない。特に，供給穴１４０の周囲は，供給穴１４０の周縁を高位置としてトッププレート９０の外周に向かうほど下方に傾斜するテーパ部１４２となっているので，例えば，液滴がテーパ部１４２の上面に落下した場合，液滴はテーパ部１４２に沿ってトッププレート９０上面の外周に向かって流れ落ちる。従って，供給穴１４０の中に液滴が侵入する虞がない。また，液滴がテーパ部１４２の外側においてトッププレート９０の上面に落下した場合も，テーパ部１４２が供給穴１４０を囲んで凸状に形成されているので，供給穴１４０の中に液滴が侵入することはない。さらに，トッププレート９０の上部に落下したＳＣ−１，純水は，トッププレート９０の回転時にトッププレート９０の外周側に流れ，トッププレート９０の周辺に排出される。
【００７０】
図４に示すように，スピンチャック６０によって保持されるウェハＷの下方には，ウェハＷに下方から近接してウェハＷの下面（裏面）を覆う下面部材としてのアンダープレート１７０が配設される。また，図５に示すように，回転筒体６７の内部には，回転筒体６７の内部に設けた空洞を貫挿し，アンダープレート１７０を支持するアンダープレートシャフト１７１が備えられている。アンダープレートシャフト１７１は，水平板１７４の上面に固着されており，この水平板１７４は，アンダープレートシャフト１７１と一体的に，エアシリンダー等からなるアンダープレート昇降機構１７５により鉛直方向に昇降させられる。従って，アンダープレート１７０は，下降してスピンチャック６０により保持されたウェハＷ下面から離れて待機している位置と，上昇してスピンチャック６０により保持されたウェハＷ下面に対して処理を施す位置とに上下に移動自在である。なお，アンダープレート昇降機構１７５はアウターチャンバー４６の下方に配置されており，アンダープレート昇降機構１７５から発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配はない。
【００７１】
アンダープレート１７０上面の周縁部（エッジ）１７０’は，スピンチャック６０により保持されるウェハＷの周縁端部より，僅かに外側に位置するように形成されている。即ち，アンダープレート１７０上面は，ウェハＷの下面全体を覆うことができる。また，図６に示すように，アンダープレート１７０上面の周縁には，僅かに凹状の逃げ部１７７が形成されている。図６（ｂ）に示すように，アンダープレート１７０上面がウェハＷ下面に近接した際，支持ピン７１が逃げ部１７７の中に入り，アンダープレート１７０と接触しないようになっている。従って，アンダープレート１７０上面とウェハＷ下面との間の隙間をより狭く形成することが可能である。また，逃げ部１７７は，アンダープレート１７０上面の周縁全体に沿って形成されており，アンダープレート１７０とウェハＷを相対的に回転させても，アンダープレート１７０に支持ピン７１が接触することはない。
【００７２】
アンダープレート１７０には，例えばＳＣ−１，ＨＦ等の薬液，純水，乾燥用ガスとしてのＮ２ガス等を，ウェハＷ下面に対して処理流体として供給する下面供給路１７８が備えられている。下面供給路１７８は，アンダープレートシャフト１７１及びアンダープレート１７０内を貫通して設けられている。下面供給路１７８から薬液を供給し，ウェハＷを回転させると，アンダープレート１７０上面とウェハＷ下面との間に薬液を拡散させて液膜を形成することができる。この場合，アンダープレート１７０の周縁部１７０’がウェハＷの周縁端部より僅かに外側に位置するように形成されていると，薬液の液膜を薬液の表面張力によりウェハＷの周縁部まで形成し易い効果がある。
【００７３】
また，アンダープレート１７０の下方において，不活性ガスとしてのパージ用Ｎ２ガスを供給するＮ２ガス供給路１８０が備えられている。Ｎ２ガス供給路１８０は，アンダープレートシャフト１７１内を貫通して設けられている。Ｎ２ガス供給路１８０は，チャックプレート６５上面とアンダープレート１７０下面との間の空間と，回転筒体６７の内部に設けた空洞内にＮ２ガスを供給し，これらの空間をＮ２ガスによって満たすことによりパージする。これにより，ウェハＷを回転させる際に，チャックプレート６５とアンダープレート１７０との間の雰囲気が負圧になることを防止し，モータ７２の回転駆動により発生するパーティクルが，回転筒体６７の内部の空洞を通過してチャックプレート６５とアンダープレート１７０との間に侵入することを防止できる。
【００７４】
図４に示すように，アウターチャンバー４６の上部には，Ｎ２ガス等の不活性ガス又は空気をアウターチャンバー４６内に供給するパージ用ガスノズル１８２が備えられている。パージ用ガスノズル１８２は，側壁４６ａ上部及び天井部４６ｂの複数箇所に配置されており，トッププレート９０が下降している際に，トッププレート９０の上部に例えばＮ２ガス等の不活性ガスや，空気等のガスを吐出し，アウターチャンバー４６内にダウンフローを形成する。また，トッププレート９０上面とアウターチャンバー４６との間の空間をＮ２ガス，空気等のガスによって満たしてパージする。これにより，例えば蒸発した処理液がトッププレート９０の周囲から上部の空間に回り込むことを防止する。このように，ウェハＷに処理液を供給する際や，ウェハＷ処理中などに，パージ用ガスノズル１８２からダウンフロー（パージ）用ガスを供給することにより，アウターチャンバー４６内の上部に薬液雰囲気，水蒸気雰囲気などの処理液雰囲気が残留することを防止することができる。
【００７５】
パージ用ガスノズル１８２は，疎水性のウェハＷを処理する際にはダウンフロー用ガスとしてＮ２ガスを供給する。この場合，疎水性ウェハＷの表面にウォーターマークが発生することを防止する効果がある。一方，親水性のウェハＷを処理する際には空気を供給するようにし，ダウンフロー用ガスのコストを低減させても良い。また，トッププレート９０の供給穴１４０の真上に設けられているパージ用ガスノズル１８２ａは，トッププレート９０が上昇した際に，供給穴１４０を通過してトッププレート９０の下方に突出するように配設されている。また，側壁４６ａ上部には，トッププレート９０が上昇した際に，トッププレート９０の下方にガスを吐出する位置にパージ用ガスノズル１８２ｂが配設されている。従って，トッププレート９０が上昇した際も，アウターチャンバー４６内にダウンフローを形成するとともに，トッププレート９０下面とウェハＷとの間の空間を不活性ガス，空気等のガスによって満たす。
【００７６】
図４に示すように，アウターチャンバー４６内には，ウェハＷを包囲するインナーカップ１８５が備えられている。また，回転するウェハＷの高さより下方に開口するアウターチャンバー排出口１９０と，アウターチャンバー４６内の液滴を排液するアウターチャンバー排出管１９３と，インナーカップ１８５内の液滴を排液するインナーカップ排出管１９５が備えられている。
【００７７】
インナーカップ１８５は，下降してスピンチャック６０をインナーカップ１８５の上端の上方に突出させてウェハＷを授受させる位置と，上昇してウェハＷを包囲し，ウェハＷ両面に供給した処理液等が周囲に飛び散ることを防止する位置とに上下に移動自在である。
【００７８】
アウターチャンバー排出口１９０は，ウェハＷの周囲２箇所においてアウターチャンバー４６の側壁４６ａに開口しており，ウェハＷ，チャックプレート６５及びトッププレート９０の回転によってウェハＷ周囲に向かって流れる処理液雰囲気，乾燥用Ｎ２ガスや，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等の雰囲気をスムーズに排出する。アウターチャンバー排出管１９３は，アウターチャンバー４６の側壁４６ａとインナーカップ１８５外壁の間に排液された処理液を，アウターチャンバー４６底部から排出する。インナーカップ排出管１９５は，インナーカップ１８５内から処理液を排出する。
【００７９】
図１５に示すように，ウェハＷをインナーカップ１８５によって包囲する状態（実線）にすると，インナーカップ１８５の上部の傾斜部がアウターチャンバー４６の傾斜部４６ｃに近接し，ウェハＷの周縁から落下する液滴，処理液雰囲気，処理流体，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等は，インナーカップ１８５の内側を下方に流れてインナーカップ排出管１９５によって排出される。一方，ウェハＷをインナーカップ１８５の上端よりも上方に突出させる状態（一点鎖線）にすると，液滴，処理液雰囲気，処理流体，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等は，インナーカップ１８５の外側を下降し，アウターチャンバー排出管１９３によって排出される。また，ウェハＷが高速回転する場合，アウターチャンバー４６の側壁４６ａに向かって吹き飛ばされた処理液雰囲気，処理流体，乾燥用Ｎ２ガス，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等の雰囲気は，アウターチャンバー排出口１９０によって排気される。
【００８０】
以上が基板洗浄ユニット１２の構成であるが，洗浄処理システム１に備えられた他の基板洗浄ユニット１３，１４，１５も，基板洗浄ユニット１２と同様の構成を有し，ウェハＷ両面を同時に洗浄することができる。
【００８１】
さて，この洗浄処理システム１において，先ず図示しない搬送ロボットにより未だ洗浄されていないウェハＷを例えば２５枚ずつ収納したキャリアＣがイン・アウトポート４に載置される。そして，このイン・アウトポート４に載置されたキャリアＣから取出収納アーム１１によって一枚ずつウェハＷが取り出され，取出収納アーム１１から主ウェハ搬送装置１８にウェハＷが受け渡される。そして，例えば搬送アーム３４によってウェハＷは各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５に適宜搬入され，ウェハＷに付着しているパーティクルなどの汚染物質が洗浄，除去される。こうして所定の洗浄処理が終了したウェハＷは，再び主ウェハ搬送装置１８によって各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５から適宜搬出され，取出収納アーム１１に受け渡されて，再びキャリアＣに収納される。
【００８２】
ここで，代表して基板洗浄ユニット１２での洗浄について説明する。図４に示すように，先ず基板洗浄ユニット１２のメカシャッター５３が開く。そして，ウェハＷを保持した搬送アーム３４がアウターチャンバー４６内に進入する。このとき，トッププレート９０は予め上昇して，ウェハＷがスピンチャック６０に保持される位置から離隔している。即ち，トッププレート９０はトッププレート昇降支持部材１１０に支持され，スピンチャック６０から離脱しており，トッププレート９０下面とスピンチャック６０上部の間には，ウェハＷの授受に十分な空間が形成されている。また，インナーカップ１８５は下降して，スピンチャック６０の上部を上方に突出させている。アンダープレート１７０は予め下降して，ウェハＷがスピンチャック６０に保持される位置から離隔している。アンダープレート１７０上面とスピンチャック６０上部との間には，ウェハＷの授受に十分な空間が形成されている。処理流体供給器８０はノズル格納チャンバー７７内に収納されている。
【００８３】
主ウェハ搬送装置１８は，搬送アーム３４を水平移動させて支持ピン７１にウェハＷを渡す。支持ピン７１は半導体デバイスが形成されるウェハＷ表面を上面にしてウェハＷを支持する。このとき，トッププレート９０とアンダープレート１７０は支持されるウェハＷの位置（高さ）から離隔しており，トッププレート９０周縁の２つの係合凸部材９５は，搬送アーム３４及び搬入されるウェハＷに接触しない位置に移動している。従って，搬送アーム３４は余裕をもってウェハＷを支持ピン７１に渡すことができる。ウェハＷを支持ピン７１に受け渡した後，搬送アーム３４はアウターチャンバー４６の内部から退出し，退出後，メカシャッター５３が閉じられる。
【００８４】
次いで，保持部材７０が支持ピン７１によって支持されたウェハＷの周縁を持ち上げて，保持する。また，トッププレート昇降機構１００がトッププレート９０を下降させ，ウェハＷに近接させる。このとき，係合凹部材９７は予め係合位置に移動しているので，係合凸部材９５は係合位置の上方から下降して係合凹部材９７と係合することができる。近接位置に移動したトッププレート９０と保持されたウェハＷ上面の間には，例えば１ｍｍ程度の隙間が形成される。係合凸部材９５と係合凹部材９７が係合したら，スピンチャック６０を僅かに回転させ，トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を離脱させる。こうして，トッププレート９０をスピンチャック６０に受け渡した後，トッププレート昇降支持部材１１０はトッププレート昇降機構１００の駆動により上昇してトッププレート９０から離隔する。
【００８５】
一方，アンダープレート１７０はウェハＷに近接した位置に上昇する。近接位置に移動したアンダープレート１７０と保持されたウェハＷ下面（ウェハＷ裏面）の間には，例えば１ｍｍ程度の隙間が形成される。また，インナーカップ１８５は上昇してスピンチャック６０に保持されたウェハＷを囲む。
【００８６】
先ず，ＳＣ−１液を用いたウェハＷの薬液処理を行う。アーム７９の回動により，ノズル格納チャンバー７７内からトッププレート９０の上方に処理流体供給器８０が移動する。そして，図１３に示すように，処理液供給ノズル１５１からウェハＷ中心部近傍に向かって，薬液としてＳＣ−１液を吐出する。薬液は供給穴１４０を通過してウェハＷの中心部近傍に供給される。一方，スピンチャック６０，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷ，トッププレート９０を一体的に低速回転させる。ウェハＷ中心部近傍に供給された薬液は，ウェハＷの回転による遠心力でウェハＷの外周方向に流れる。また，下面供給路１７８からも薬液としてＳＣ−１液がウェハＷに供給される。トッププレート９０とウェハＷ上面の間，及びアンダープレート１７０とウェハＷ下面の間には狭い隙間が形成されているので，これらの間に薬液のみを介在させることができる。こうしてウェハＷの両面に薬液の液膜を形成し，処理流体供給器８０と下面供給路１７８からの薬液供給を停止し，所定時間，ウェハＷを液膜が崩れない程度に低速に回転させる。この場合，少量の薬液でウェハＷを処理することができる。
【００８７】
ウェハＷ両面の薬液処理が終了したら，回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から薬液を振り切り，インナーカップ１８５内に排出する。なお，薬液処理後に薬液を振り切る際に，乾燥ガス供給ノズル１５７及び下面供給路１７８からＮ２ガスを供給して，薬液を押し流して排出するようにしても良い。
【００８８】
次に，インナーカップ１８５を下降させ，ウェハＷ両面のリンス処理を開始する。処理液供給ノズル１５１が供給穴１４０に向かって純水を吐出し，供給穴１４０からウェハＷ上面の中心部近傍に供給された純水を，遠心力でウェハＷの外周方向に流す。また，下面供給路１７８からも純水を供給し，ウェハＷ両面のリンス処理を行う。トッププレート９０とウェハＷの間，及びアンダープレート１７０とウェハＷの間に狭い隙間が形成されていることにより，これらの間に純水のみを介在させることができ，少量の純水でウェハＷを処理することができる。また，ウェハＷのリンス処理と同時に，トッププレート９０下面及びアンダープレート１７０上面を純水によって洗浄することができる。リンス処理においては，スピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０を薬液処理時よりも高速に回転させる。
【００８９】
ウェハＷ両面のリンス処理が終了したら，処理液供給ノズル１５１，下面供給路１７８からの純水の吐出を停止し，処理流体供給器８０をノズル格納チャンバー７７内に退避させる。そして，スピンチャック６０の回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から純水を振り切り，アウターチャンバー４６内に排出する。
【００９０】
次に，ウェハＷ上面に２流体混合ノズル１５５から混合流体を供給するため，トッププレート９０とスピンチャック６０を離脱させる。先ず，ウェハＷ，スピンチャック６０及びトッププレート９０の回転を停止する。そして，各トッププレート昇降支持部材１１０をトッププレート９０に対して下降させ，各トッププレート側係合部１１３と各トッププレート昇降支持部材１１０を係合させる。そして，トッププレート昇降支持部材１１０とともにトッププレート９０を上昇させる。また，トッププレート９０の上昇により，各係合凸部材９５が上昇して各係合凹部材９７から離脱する。即ち，トッププレート９０を上昇させ，ウェハＷから離隔させる。こうして，トッププレート９０下面とスピンチャック６０上部の間に，２流体混合ノズル１５５を移動させるための十分な空間が形成される。
【００９１】
その後，２流体混合ノズル１５５をウェハＷ上方に移動させる。そして，図１４に示すように，２流体混合ノズル１５５から混合流体を吐出させながら，スピンチャック６０及びウェハＷを一体的に回転させる。２流体混合ノズル１５５は，回転中のウェハＷ上面の少なくとも中心から周縁まで移動する。一方，下面供給路１７８からはウェハＷ下面に純水を供給する。
【００９２】
混合流体を用いた処理の後，乾燥用Ｎ２ガスを用いた乾燥処理を行う。乾燥ガス供給ノズル１５７から乾燥用Ｎ２ガスを吐出させながら，乾燥ガス供給ノズル１５７を回転中のウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させる。一方，下面供給路１７８からはウェハＷ下面に乾燥用Ｎ２ガスを供給する。乾燥処理中は，リンス処理時よりウェハＷを高速に回転させる。なお，乾燥用Ｎ２ガスの供給を開始する前に，予め，パージ用ガスノズル１８２によってパージ用ガスとしてＮ２ガスを供給し，アウターチャンバー４６内をＮ２ガス雰囲気にしておいても良い。このような，乾燥用Ｎ２ガスのスキャンを利用して純水をウェハＷ中心部より周縁部へ追い出す乾燥を，Ｎ２ガス雰囲気中において行うと，ウォーターマークの発生を防止する効果がある。もちろん，パージ用ガスノズル１８２からのＮ２ガス供給は，乾燥処理の間に限定されず，その前の薬液処理，リンス処理等の各処理中から継続して行い，常時，アウターチャンバー４６内にＮ２ガスのダウンフロー又はパージを形成することが好ましい。
【００９３】
乾燥処理が終了したら，ウェハＷ，スピンチャック６０及びトッププレート９０の回転を停止させ，処理流体供給器８０をノズル格納チャンバー７７内に退避させ，アンダープレート１７０を退避位置に下降させる。その後，基板洗浄ユニット１２内からウェハＷを搬出する。メカシャッター５３が開き，主ウェハ搬送装置１８が搬送アーム３４をアウターチャンバー４６内に進入させてウェハＷ下面を支持する。一方，保持部材７０のウェハＷの保持を解除し，支持ピン７１によりウェハＷ下面を支持する。次いで，搬送アーム３４が支持ピン７１からウェハＷを離して受け取る。こうして，スピンチャック６０のウェハＷの保持を解除する。その後，ウェハＷを保持した搬送アーム３４が装置内から退出する。
【００９４】
かかる基板洗浄ユニット１２によれば，スピンチャック６０によってウェハＷとトッププレート９０を一体的に回転させるので，モータ７２の他にトッププレート９０を回転させる回転駆動機構を設置する必要がない。従って，従来の基板処理装置と比較して，回転駆動機構から発生するパーティクルが低減される。また，回転駆動機構に必要なコストを大幅に削減することができる。さらに，ウェハＷの保持位置の上方に回転駆動機構及びシリンダー等の昇降機構が一切設置されないので，ウェハＷに対するパーティクルの影響を抑制することができる。
【００９５】
また，トッププレート９０を下降させたときは，ウェハＷとトッププレート９０との間の隙間を狭く，安定して形成することができるので，効率の良い処理を行うことができる。さらにまた，処理流体供給器８０からウェハＷ上面に薬液，リンス液等の処理流体が落下することを防止する。トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させた状態のとき，スピンチャック６０とウェハＷを一体的に回転させるとともに，ウェハＷ上面とトッププレート９０下面との間に処理液供給ノズル１５１及び２流体混合ノズル１５５を移動させることができる。トッププレート９０をウェハＷとともに回転させて処理する方法と，処理液供給ノズル１５１及び２流体混合ノズル１５５をウェハの上方に移動させて処理流体を供給する方法を実施することができる。
【００９６】
以上，本発明の好適な実施の形態の一例を示したが，本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば本発明は処理液が供給される基板洗浄装置に限定されず，その他の種々の処理液などを用いて洗浄以外の他の処理を基板に対して施すものであっても良い。また，基板は半導体ウェハに限らず，その他のＬＣＤ基板用ガラスやＣＤ基板，プリント基板，セラミック基板などであっても良い。
【００９７】
本実施の形態においては，係合凸部材９５と係合凹部材９７をそれぞれ２個ずつ設けた場合について説明したが，３個以上の係合凸部材９５と，係合凸部材９５と同数の係合凹部材９７を設置し，３箇所以上において係合させるようにしても良い。そうすれば，スピンチャック６０とトッププレート９０の係合をさらに安定した状態とし，スピンチャック６０とトッププレート９０の一体的回転をより安定させることができる。
【００９８】
トッププレート９０とスピンチャック６０を係脱させる係合凹部と係合凸部は，トッププレート９０とスピンチャック６０のいずれか一方に係合凹部，他方に係合凸部を設けるものであればよい。例えば，図１６に示すように，トッププレート９０の下面に係合凹部材２０１を設け，係合凸部材２０２を複数の保持部材７０の上面にそれぞれ設けると，ウェハＷ上面とトッププレート９０下面との間の隙間をより狭く形成することが可能となる。
【００９９】
トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させる構成に，磁石を利用しても良い。例えば，各係合凸部材９５の下面と，各係合凹部材９７の凹部９８の下面に磁石を備え，これにより各係合凸部材９５を各係合凹部材９７に係合させ，トッププレート９０を支持する構成とすることができる。また，トッププレート９０をスピンチャック６０に係合したことを検出するセンサーを備えても良い。例えば，各係合凸部材９５の下面と，各係合凹部材９７の凹部９８の下面が接触したことを検出するセンサーを設け，これにより各係合凸部材９５と各係合凹部材９７の係合を確実に行うことができる。
【０１００】
チャックプレート６５に，係合凹部材９７と異なる高さにおいて各係合凸部材９５と係合する複数の係合凹部材群を設け，各係合凸部材９５に係合させる係合凹部材群をいずれか選択することにより，トッププレート９０の下面とウェハＷの上面との間に形成される隙間の幅を複数の高さに調整可能にしても良い。例えば，チャックプレート６５の周縁２箇所に，係合凹部材９７よりも高い位置で各係合凸部材９５と係合する第２係合凹部材を備える。即ち，２個の係合凹部材９７からなる第１の係合凹部材群と，２個の第２係合凹部材からなる第２の係合凹部材群を配置する。また，係合凸部材９５に係合凹部材９７をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば１ｍｍ程度とし，第２係合凹部材をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば５ｍｍ程度となるようにする。即ち，各第２係合凹部材と各係合凸部材９５をそれぞれ係合させた場合は，各係合凹部材９７と各係合凸部材９５をそれぞれ係合させた場合よりも，トッププレート９０の下面とウェハＷの上面との間に形成される隙間の幅（高さ）が大きくなる。このように，隙間の高さを調整可能にすることにより，例えば，ウェハＷ上面に供給された薬液により形成される液膜の上面に，トッププレート９０の下面を接触させる処理と，液膜上面にトッププレート９０の下面を接触させない処理を行うことができる。高温処理を行う場合，トッププレート９０に接触する状態では温度低下が懸念されるが，そのような虞がある処理では係合凸部材９５と第２係合凹部材を係合させ，図１７に示すように，トッププレート９０と液膜との間に隙間を形成する。即ち，トッププレート９０と液膜との間に，例えば空気層を形成することにより，液膜の温度低下を防止できる。また，トッププレート９０を液膜に近接させることにより，薬液の蒸発を防止する効果がある。
【０１０１】
なお，トッププレート９０に，係合凸部材９５と異なる長さの柱状に形成した複数の係合凸部材群を設け，各係合凹部材９７に係合させる係合凸部材をいずれか選択することにより，トッププレート９０の下面とウェハＷの上面との間に形成される隙間の幅を複数の高さに調整可能にしても良い。例えば，トッププレート９０の周縁２箇所に，係合凸部材９５より長い柱状に形成した第２係合凸部材を配設し，係合凹部材９７に係合凸部材９５をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば１ｍｍ程度とし，第２係合凸部材をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば５ｍｍ程度となるようにする。この場合も，ウェハＷ上面に供給された薬液により形成される液膜に，トッププレート９０の下面を接触させる処理と，液膜にトッププレート９０の下面を接触させない処理を行うことができる。
【０１０２】
また，トッププレート昇降機構１００にクランプ機構２０５を備えても良い。図１６に示すクランプ機構２０５は，トッププレート９０に設けた凸部２０６を把持して，トッププレート昇降機構１００によって昇降する。また，トッププレート９０がスピンチャック６０に係合している状態において，トッププレート９０に設けた凸部２０６に対するクランプ機構２０５の把持及び把持の解除を行う。また，供給口１４０の周囲を囲む，トッププレート９０上面に対して垂直な円筒状の壁面を形成し，この円筒部分を凸部２０６とし，円筒部分の外壁にクランプ機構２０５を当接させて凸部２０６を把持する構成としても良い。
【０１０３】
処理液供給ノズル１５１をトッププレート９０に対して傾斜した状態に設けても良い。この場合，処理液供給ノズル１５１の先端の最下点がテーパ部１４２の上方に位置するように停止させ，処理液を斜めに吐出することにより，処理液を供給穴１４０に通過させてウェハＷ中心部に供給する。そうすれば，薬液又はリンス液供給停止後，処理液供給ノズル１５１を供給穴１４０上方から移動させる前に，処理液供給ノズル１５１の内部に残留した処理液が最下点から落下しても，供給穴１４０周辺のテーパ部１４２において落下した液滴を受けることができる。
【０１０４】
また，処理液供給ノズル１５１からフッ酸（ＨＦ）を供給する構成とし，図示しない切り換え手段により，吐出する処理液をＳＣ−１，純水又はＨＦのいずれかに切り換えるようにしても良い。以下，第１の薬液としてＳＣ−１液を，第２の薬液としてＨＦを用いたウェハＷの洗浄処理を説明する。
【０１０５】
先ず，ウェハＷにＳＣ−１液を用いた処理を行う。図１３に示すように，ウェハＷの両面にトッププレート９０及びアンダープレート１７０を近接させ，処理液供給ノズル１５１から供給穴１４０にＳＣ−１液を供給し，ウェハＷの両面にＳＣ−１の液膜を形成し，所定時間ウェハＷを低速回転させる。ウェハＷ両面のＳＣ−１処理が終了したら，回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０からＳＣ−１を振り切り，インナーカップ１８５内に排出する。次に，インナーカップ１８５を下降させ，処理液供給ノズル１５１から供給穴１４０に供給する純水を用いたウェハＷ両面のリンス処理を行う。その後，スピンチャック６０の回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から純水を振り切り，アウターチャンバー４６内に排出する。その後，ウェハＷ，スピンチャック６０及びトッププレート９０の回転を停止し，図１４に示すように，トッププレート９０を上昇させ，スピンチャック６０から離脱させる。そして，２流体混合ノズル１５５から回転するウェハＷ上面に混合流体を供給して処理する。ウェハＷの処理に供した混合流体はアウターチャンバー４６内に排出される。
【０１０６】
その後，ＨＦを用いた処理を行う。先ず，図１３に示すように，ウェハＷ及びスピンチャック６０の回転を停止し，トッププレート９０が下降し，ウェハＷに近接した状態でスピンチャック６０に係合する。次に，トッププレート昇降支持部材１１０がトッププレート９０から離脱して退避する。一方，アンダープレート１７０はウェハＷに近接している。そして，ノズル格納チャンバー７７内からトッププレート９０の上方に処理流体供給器８０が移動し，処理液供給ノズル１５１から薬液としてＨＦを吐出する。ＨＦは供給穴１４０を通過してウェハＷの中心部近傍に供給される。一方，スピンチャック６０，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷ，トッププレート９０を一体的に回転させる。ウェハＷ中心部近傍に供給されたＨＦは，ウェハＷの回転による遠心力でウェハＷの外周方向に流れる。また，下面供給路１７８からも薬液としてＨＦを供給し，ウェハＷの両面にＨＦの液膜を形成する。そして，処理流体供給器８０と下面供給路１７８からのＨＦ供給を停止し，所定時間，ウェハＷを液膜が崩れない程度に低速に回転させる。その後，スピンチャック６０の回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０からＨＦを振り切り，アウターチャンバー４６内に排出する。
【０１０７】
次に，処理液供給ノズル１５１から供給穴１４０に供給する純水を用いたウェハＷ両面のリンス処理を行う。その後，スピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０を一体的に高速回転させることによりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から純水を振り切る。即ち，ウェハＷを高速回転させることにより乾燥させる。その後，トッププレート９０を上昇させてスピンチャック６０から離脱させ，アンダープレート１７０を下降させる。そして，基板洗浄ユニット１２内からウェハＷを搬出する。
【０１０８】
ＳＣ−１，ＨＦ等の薬液の液膜をウェハＷに形成する際は，トッププレート９０とアンダープレート１７０の間においてウェハＷ全体が薬液に包み込まれるようにする。即ち，ウェハＷの両面に供給された薬液をウェハＷの側面（外周面）まで回り込ませ，図９に示すように，ウェハＷの両面及び側面にも薬液の液膜を形成する。この場合，ウェハＷの側面も薬液処理することが可能となり，処理品質をより高めることが可能となる。なお，トッププレート９０下面に形成された面９１の周縁部９１’が，ウェハＷの上面周縁部より僅かに外側に位置し，アンダープレート１７０上面の周縁部１７０’がウェハＷの下面周縁部より僅かに外側に位置するように形成されていると，周縁部９１’と周縁部１７０’との間に薬液の液膜を形成できるので，ウェハＷの周縁部を包み込むように液膜を形成し易い効果がある。また，液膜形成後も処理流体供給器８０と下面供給路１７８からの薬液供給を継続し，ウェハＷ両面に中心から外周に流動する液膜を形成しながら薬液処理するようにしても良い。
【０１０９】
ウェハＷ上面のＳＣ−１，ＨＦ等の薬液の液膜は，トッププレート９０をウェハＷ上面から離隔させた状態で形成することもできる。例えば，トッププレート９０をウェハＷ上面から離隔させた状態で，処理流体供給器８０をウェハＷの上方に移動させる。そして，ウェハＷをスピンチャック６０と一体的に静かに回転させ，処理液供給ノズル１５１をウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させることにより，処理液供給ノズル１５１から吐出するＳＣ−１をウェハＷ上面全体に供給する。このようにして，ウェハＷ上面にＳＣ−１の液膜を形成した後，処理流体供給器８０をウェハＷ上方から退避させ，トッププレート９０を下降させる。そして，トッププレート９０下面を液膜に接触させることにより，トッププレート９０とウェハＷ上面の間にＳＣ−１のみを介在させることができる。また，トッププレート９０下面は，図１７に示すように液膜上面との間に隙間を形成するようにして近接させても良い。その際において，薬液の蒸発をトッププレート９０で防止する効果がある。
【０１１０】
リンス処理，乾燥処理は，トッププレート９０をウェハＷ上面から離隔させた状態で行うこともできる。例えば，ウェハＷをスピンチャック６０と一体的に回転させながら，２流体混合ノズル１５５をウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ，純水又は乾燥用Ｎ２ガスをウェハＷ上面全体に供給するようにして行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】洗浄処理システムの平面図である。
【図２】洗浄処理システムの側面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる基板洗浄ユニットの平面図である。
【図４】基板洗浄ユニットの縦断面図である。
【図５】スピンチャックの周辺の構成を説明する基板洗浄ユニットの縦断面図である。
【図６】保持部材と支持ピンの動作を説明する説明図である。
【図７】トッププレートの平面図である。
【図８】トッププレートの立面図である。
【図９】係合凸部材と係合凹部材の係合を説明する説明図である。
【図１０】トッププレートの昇降を説明する，基板洗浄ユニットの縦断面図である。
【図１１】トッププレート昇降支持部材とトッププレート側係合部の係合を説明する説明図である。
【図１２】処理液供給ノズル，２流体混合ノズル及び乾燥ガス供給ノズルの構成を説明する説明図である。
【図１３】トッププレートをウェハに近接させ，供給口から処理流体を供給する状態を説明する説明図である。
【図１４】トッププレートをウェハから離隔させ，２流体混合ノズルを移動させながら処理流体を供給する状態を説明する説明図である。
【図１５】インナーカップの昇降と排液又は排気の流れを説明する説明図である。
【図１６】別の実施の形態にかかるトッププレート昇降機構に備えたクランプ機構，及び係合凹部と係合凸部を説明する説明図である。
【図１７】トッププレートと液膜との間に隙間を形成する処理方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１１２】
Ｃ キャリア
Ｗ ウェハ
１ 洗浄処理システム
１２ 基板洗浄ユニット
４６ アウターチャンバー
６０ 処理流体供給器
７０ スピンチャック
７９ アーム
９０ トッププレート
９７ トッププレート昇降機構
９５ 係合凸部材
９７ 係合凹部材
１１０ トッププレート昇降支持部材
１１３ トッププレート側係合部
１５１ 処理液供給ノズル
１５５ ２流体混合ノズル
１７０ アンダープレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は，例えば半導体ウェハやＬＣＤ基板用ガラス等の基板を洗浄処理などする基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造工程においては，半導体ウェハ（以下，「ウェハ」という。）の表面に対して洗浄，レジスト膜の除去等の処理を施す処理システムが使用される。かような処理システムに備えられる基板処理装置として，水平にして保持したウェハに処理液を供給して処理する枚葉式のものが知られている。従来の枚葉式基板処理装置は，パーティクルの付着によるウェハの汚染防止や処理流体の消費量削減等の観点から，ウェハ処理時にプレート状の上面部材をウェハ上面に対して近接させ，ウェハ上面全体を上面部材によって覆った状態で処理するようにしていた。即ち，処理時に上面部材とウェハ上面との間に狭い隙間を形成し，この隙間に薬液や乾燥ガス等の処理流体を満たすようにすると，少量の処理流体の供給によってウェハの上面を処理することができる。こうして，処理流体の消費量を抑制するようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記基板処理装置において，上面部材を回転可能な構成とすることが考えられる。そうすれば，ウェハの洗浄処理，乾燥処理の性能を向上させる効果がある。しかしながら，ウェハを回転させる回転駆動機構とは別に，上面部材を回転させる回転駆動機構を設置するのでは，コストが増加する問題がある。また，上面部材を回転させる回転駆動機構を，ウェハの処理位置の上部に配置すると，回転駆動機構から発生するパーティクルが基板の周囲に侵入する心配がある。さらに，ウェハ上面に対して処理流体供給ノズルを移動させて処理する方法が希望される場合，上面部材及び回転駆動機構を昇降させるシリンダーもウェハの処理位置の上部に配置すれば，シリンダーから発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配がある。また，上面部材がウェハに近接している時に，ウェハ上面に処理流体を供給する方法が希望される場合，回転駆動機構の回転軸を貫通しなければ，ウェハに処理液を供給することができない等の課題がある。
【０００４】
従って本発明の目的は，上面部材をウェハとともに回転させて処理し，上面部材とウェハを離隔させた状態での処理，例えば，処理流体供給ノズルをウェハの処理面に移動させて処理流体を供給することができる基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために，本発明によれば，基板に処理流体を供給して処理する基板処理方法であって，上面部材を上昇させた状態で，基板をスピンチャックによって保持し，前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理し，前記基板及びスピンチャックの回転を停止し，前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，基板処理方法が提供される。
【０００６】
さらに，本発明によれば，前記基板及びスピンチャックの回転を停止した後，再び，前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させ，その後，前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，基板処理方法が提供される。
【０００７】
前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理するに際し，前記上面部材と基板との間において，処理流体供給ノズルを前記基板の少なくとも中心から周縁まで移動させて，回転する基板に対して前記処理流体供給ノズルから処理流体を供給することが好ましい。この場合，ウェハ上面全体に処理流体を供給できる。
【０００８】
前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給するに際し，前記基板の表面に供給された処理流体に前記上面部材を接触させることが好ましい。また，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給するに際し，前記基板の表面に供給された処理流体に前記上面部材を接触させないようにしても良い。
【０００９】
前記基板を処理するに際し，さらに，下面部材を上昇させて前記基板の裏面に近接させ，前記下面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給して，前記基板の裏面を処理することが好ましい。
【００１０】
なお，基板に処理流体を供給して処理する基板処理装置であって，基板を保持するスピンチャックと，基板に近接して上面を覆う上面部材を備え，前記上面部材を前記スピンチャックに対して係脱自在とし，前記上面部材を前記スピンチャックに係合させて前記上面部材と前記スピンチャックを一体的に回転させる構成としたことを特徴とする，基板処理装置が提供される。かかる基板処理装置にあっては，上面部材をウェハ上面に近接させてウェハとともに回転させる処理と，上面部材とウェハを離隔させた状態での処理が可能となる。
【００１１】
この基板処理装置にあっては，前記上面部材を前記スピンチャックに対して昇降自在とし，前記上面部材と前記スピンチャックのいずれか一方に係合凹部，他方に係合凸部を設け，前記上面部材が前記スピンチャックに対して下降した際に，前記係合凹部と前記係合凸部が係合し，上昇した際に，前記係合凹部と前記係合凸部が離脱する構成とし，前記係合凹部及び／又は前記係合凸部に，前記係合凸部の挿入を容易にするためのテーパ部を設けることが好ましい。この場合，上面部材の自重により上面部材をスピンチャックに支持することができる。また，係合凸部を上又は下方向から係合凹部に係合させる場合，スピンチャックが水平面内で回転する際も，係合凸部と係合凹部を係合させた状態を維持することができる。
【００１２】
また，この基板処理装置にあっては，前記上面部材を下降させて前記スピンチャックに係合させる位置と上昇させて前記スピンチャックから離脱させる位置とに昇降させる上面部材昇降機構を備えることが好ましい。さらに，前記上面部材昇降機構は，前記スピンチャックから離脱させた前記上面部材を支持する支持部材を備え，前記上面部材に，前記支持部材と係脱自在な係合部を設け，前記上面部材が前記スピンチャックに係合している状態において，前記係合部と前記支持部材を係脱させることとしても良い。
【００１３】
前記係合部と前記支持部材の係脱は，前記上面部材と前記スピンチャックを一体的に回転させることにより行われることが好ましい。かかる場合，スピンチャックの回転駆動機構を用いて前記係合部と前記支持部材の係脱を行うため，当該係脱のための駆動機構を別に設置する必要はない。一方，前記上面部材昇降機構は，前記上面部材を把持するクランプ機構を備えることとしても良い。
【００１４】
また，前記上面部材の中央に，基板に供給する処理流体を通過させる供給穴を設けるようにしても良い。この場合，ウェハに上面部材を近接させて隙間を形成した状態で隙間に処理流体を供給することができる。
【００１５】
また，基板に供給する処理流体を吐出する処理流体供給ノズルを１又は２以上備え，前記処理流体供給ノズルを前記基板の上方において少なくとも前記基板の中心から周縁まで移動させるアームを備えることが好ましい。そうすれば，上面部材をスピンチャックから離脱させた状態のとき，スピンチャックによってウェハを回転させながら，ウェハ上面と上面部材との間に処理流体供給ノズルを移動させることができる。従って，例えば，回転中のウェハの上方を移動する処理流体供給ノズルから処理液を吐出させることにより，ウェハ上面全体に処理液を供給することができる。さらに，処理液にガスを混合して基板に吐出する処理流体供給ノズルを少なくとも１つ備えても良い。
【００１６】
また，前記アームは，前記処理流体供給ノズルを前記基板の少なくとも中心から周縁まで移動させることが可能なことが好ましい。さらにまた，前記アームは，前記スピンチャックから前記上面部材が離脱させられた状態において，前記基板の上方に前記処理流体供給ノズルを移動させることが好ましい。即ち，処理流体供給ノズルから処理流体を吐出しながら，ウェハを回転させることにより，ウェハの上面全体に処理流体を供給することができる。
【００１７】
また，前記基板，前記スピンチャック及び前記上面部材を囲むチャンバーと，前記処理流体供給ノズルを密閉して格納する処理流体供給ノズル格納部を備え，前記処理流体供給ノズルを前記処理流体供給ノズル格納部から前記チャンバー内に移動させるための開閉自在な開口を設けるようにしても良い。
【００１８】
なお，前記基板の裏面に対して相対的に上昇して近接し，下降して離隔する下面部材を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，上面部材をスピンチャックに係合させ，上面部材をスピンチャック及び基板と一体的に回転させて処理する方法と，上面部材をスピンチャックから離脱させ，処理流体供給ノズルを上面部材と基板の間に移動させて処理流体を供給する方法を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下，本発明の好ましい実施の形態を，基板の一例としてウェハを洗浄する基板処理装置としての基板洗浄ユニットに基づいて説明する。図１は，本実施の形態にかかる基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５を組み込んだ洗浄処理システム１の平面図である。図２は，その側面図である。この洗浄処理システム１は，ウェハＷに洗浄処理及び洗浄処理後の熱的処理を施す洗浄処理部２と，洗浄処理部２に対してウェハＷを搬入出する搬入出部３から構成されている。
【００２１】
搬入出部３は，複数枚，例えば２５枚のウェハＷが所定の間隔で略水平に収容可能な容器（キャリアＣ）を載置するための載置台６が設けられたイン・アウトポート４と，載置台６に載置されたキャリアＣと洗浄処理部２との間でウェハの受け渡しを行うウェハ搬送装置７が備えられたウェハ搬送部５と，から構成されている。
【００２２】
ウェハＷはキャリアＣの一側面を通して搬入出され，キャリアＣの側面には開閉可能な蓋体が設けられている。また，ウェハＷを所定間隔で保持するための棚板が内壁に設けられており，ウェハＷを収容する２５個のスロットが形成されている。ウェハＷは表面（半導体デバイスを形成する面）が上面（ウェハＷを水平に保持した場合に上側となっている面）となっている状態で各スロットに１枚ずつ収容される。
【００２３】
イン・アウトポート４の載置台６上には，例えば，３個のキャリアを水平面のＹ方向に並べて所定位置に載置することができるようになっている。キャリアＣは蓋体が設けられた側面をイン・アウトポート４とウェハ搬送部５との境界壁８側に向けて載置される。境界壁８においてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９が形成されており，窓部９のウェハ搬送部５側には，窓部９をシャッター等により開閉する窓部開閉機構１０が設けられている。この窓部開閉機構１０は，キャリアＣに設けられた蓋体もまた開閉可能である。
【００２４】
ウェハ搬送部５に配設されたウエハ搬送装置７は，Ｙ方向とＺ方向に移動可能であり，かつ，Ｘ―Ｙ平面内（θ方向）で回転自在に構成されている。また，ウェハ搬送装置７は，ウェハＷを把持する取出収納アーム１１を有し，この取出収納アーム１１はＸ方向にスライド自在となっている。こうして，ウェハ搬送装置７は，載置台６に載置された全てのキャリアＣの任意の高さのスロットにアクセスし，また，洗浄処理部２に配設された上下２台のウェハ受け渡しユニット１６，１７にアクセスして，イン・アウトポート４側から洗浄処理部２側へ，逆に洗浄処理部２側からイン・アウトポート４側へウェハＷを搬送することができるようになっている。
【００２５】
洗浄処理部２は，主ウェハ搬送装置１８と，ウェハ搬送部５との間でウェハＷの受け渡しを行うためにウェハＷを一時的に載置するウェハ受け渡しユニット１６，１７と，本実施の形態にかかる４台の基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５と，洗浄処理後のウェハＷを加熱処理する３台の加熱ユニット及び加熱されたウェハＷを冷却する冷却ユニットからなる加熱・冷却部１９とを備えている。主ウェハ搬送装置１８は，ウェハ受け渡しユニット１６，１７，基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５，加熱・冷却部１９の全てのユニットにアクセス可能に配設されている。
【００２６】
また，洗浄処理部２は，洗浄処理システム１全体を稼働させるための電源である電装ユニット２３と，洗浄処理システム１内に配設された各種装置及び洗浄処理システム１全体の動作制御を行う機械制御ユニット２４と，基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５に送液する所定の処理液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット２５とが配設されている。電装ユニット２３は図示しない主電源と接続される。洗浄処理部２の天井部には，各ユニット及び主ウェハ搬送装置１８に，清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２６が配設されている。
【００２７】
ウェハ受け渡しユニット１６，１７は，いずれもウェハ搬送部５との間でウェハＷの受け渡しを行うためにウェハＷを一時的に載置するものであり，これらウェハ受け渡しユニット１６，１７は上下２段に積み重ねられて配置されている。例えば，下段のウェハ受け渡しユニット１７は，イン・アウトポート４側から洗浄処理部２側へ搬送するウェハＷを載置するために用い，上段のウェハ受け渡しユニット１６は，洗浄処理部２側からイン・アウトポート４側へ搬送するウェハＷを載置するために用いることができる。
【００２８】
主ウェハ搬送装置１８は，図示しないモータの回転駆動力によって回転可能な筒状支持体３０と，筒状支持体３０の内側に沿ってＺ方向に昇降自在に設けられたウェハ搬送体３１とを有している。ウェハ搬送体３１は，筒状支持体３０の回転に伴って一体的に回転されるようになっており，それぞれ独立して進退移動することが可能な多段に配置された３本の搬送アーム３４，３５，３６を備える。
【００２９】
基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５は，図２に示すように，上下２段で各段に２台ずつ配設されている。図１に示すように，基板洗浄ユニット１２，１３と基板洗浄ユニット１４，１５とは，その境界をなしている壁面４１に対して対称な構造を有しているが，対称であることを除けば，各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５は概ね同様の構成を備えている。そこで，基板洗浄ユニット１２を例として，その構造について詳細に以下に説明することとする。
【００３０】
図３は，基板洗浄ユニット１２の平面図であり，図４は，その縦断面図である。基板洗浄ユニット１２のユニットチャンバー４５内には，ウェハＷを収納して処理流体によって処理するアウターチャンバー４６が備えられる。ユニットチャンバー４５には開口５０が形成され，アウターチャンバー４６の側壁４６ａには開口５２が形成され，開口５０と開口５２は，開口部４７によって連通している。また，エアシリンダー等からなるシリンダ駆動機構５４によって昇降し，開口５２を開閉するメカシャッター５３が設けられている。例えば搬送アーム３４によってアウターチャンバー４６に対して開口部４７からウェハＷが搬入出される際に，このメカシャッター５３を開く。メカシャッター５３はアウターチャンバー４６の内部から開口５２を開閉するようになっている。即ち，アウターチャンバー４６内が陽圧になった場合でも，アウターチャンバー４６内部の雰囲気が外部に漏れ出ない構成となっている。
【００３１】
図４に示すように，アウターチャンバー４６内には，ウェハＷを略水平に保持するスピンチャック６０が配置されている。ウェハＷは，例えば半導体デバイスが形成される処理面である表面を上面にして，周縁部分をスピンチャック６０によって保持される。
【００３２】
スピンチャック６０は，図５に示すように，チャックプレート６５と，チャックプレート６５の底部に接続する回転筒体６７と，ウェハの周縁に当接する３つの保持部材７０から構成される。また，回転筒体６７の下部に接続するモータ７２は，回転筒体６７を回転させることにより，スピンチャック６０全体を回転させる。スピンチャック６０に保持されたウェハＷは，スピンチャック６０と一体的に水平面内で回転する。
【００３３】
保持部材７０は，図３に示すように，チャックプレート６５の周囲において，略円盤形状のウェハＷの中央を中心として，中心角が１２０°となるように３箇所に配置されており，それら３つの保持部材７０の内面によりウェハＷを周縁から保持する。また，チャックプレート６５には，ウェハＷが保持される高さにウェハＷを支持するための３つの支持ピン７１が備えられている。３つの支持ピン７１は，図３に示すように，ウェハＷの裏面に当接し，中心角が１２０°となるように３箇所に配置されている。また，保持部材７０の内面には，図６に示すように，ウェハＷの中心に向かって互いに離れる方向に傾斜する上斜面７０ａと下斜面７０ｂが形成されており，３つの保持部材７０の内面でウェハＷの周縁を外側から挟んで保持する際には，ウェハＷの周縁部を上斜面７０ａと下斜面７０ｂの間で挟持して保持する構成となっている。この場合，ウェハＷの周縁部を上下から確実に保持することができる。
【００３４】
基板洗浄ユニット１２にウェハＷを搬入するときは，図６（ａ）に示すように，先ず支持ピン７１によってウェハＷの周縁部を裏面から支持する。このとき，３つの保持部材７０の上部は互いに離隔して外側に移動しており，搬送アーム３４から支持ピン７１に受け渡されるウェハＷに接触しない位置に待機している。ウェハＷが３つの支持ピン７１に支持されたら，図６（ｂ）に示すように，３つの保持部材７０を内側に移動させ，ウェハＷの周縁部を上斜面７０ａと下斜面７０ｂの間に挟んで保持する。このとき，ウェハＷが支持ピン７１から持ち上げられた状態となる。また，基板洗浄ユニット１２からウェハＷを搬出する際は，先ず３つの保持部材７０を外側に移動させ，保持部材７０の保持を解除する。すると，ウェハＷが支持ピン７１に載った状態となる。こうして支持ピン７１によって支持されたウェハＷを搬送アーム３４に受け渡す構成となっている。
【００３５】
モータ７２は，図５に示すように，スピンチャック６０により保持されるウェハＷの下方に形成された駆動機構収納チャンバー７４の内部に配置されている。駆動機構収納チャンバー７４はモータ７２の周囲及び上部を囲み，モータ７２から発生するパーティクルがウェハＷ側に侵入することを防止する。
【００３６】
アウターチャンバー４６は，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷを上方及び周囲から囲むようになっている。即ち，アウターチャンバー４６は，ウェハＷの周囲を包囲する環状の側壁４６ａと，ウェハＷ上面の上方を覆う天井部４６ｂを備えており，ウェハＷの周囲及び上方の雰囲気を密閉し，アウターチャンバー４６の外部の雰囲気から隔離する。
【００３７】
また，アウターチャンバー４６の側壁４６ａには，スピンチャック６０により保持されたウェハＷが位置する高さに傾斜部４６ｃが形成されており，ウェハＷは傾斜部４６ｃに包囲されるようになっている。傾斜部４６ｃはウェハＷの位置する高さの上方から下方に向かって外側に傾斜しているため，ウェハＷの周囲に飛散する処理液の液滴などは傾斜部４６ｃに当たって下方に落下する。また，開口５０，５２はスピンチャック６０により保持されたウェハＷが位置する高さに開口しており，メカシャッター５３は傾斜部４６ｃの一部となっている。例えば搬送アーム３４によってスピンチャック６０に対してウェハＷを授受させる際には，メカシャッター５３を開き，開口部４７からウェハＷ及び搬送アーム３４を水平に移動させる。
【００３８】
図３及び図４に示すように，ユニットチャンバー４５内には，アウターチャンバー４６に隣接する密閉構造のノズル格納チャンバー７７が設置されている。ノズル格納チャンバー７７内には，アーム７９，処理流体供給器８０及びアーム回動装置８２が収納されている。また，ノズル格納チャンバー７７とアウターチャンバー４６の間には，開口８４が設けられており，さらに，ノズル格納チャンバー７７内から開口８４を開閉自在にするノズル格納チャンバー用メカシャッター８６が設けられている。ノズル格納チャンバー用メカシャッター８６は，ノズル格納チャンバー７７内に設置されたモータ等からなる回転駆動機構８８によって駆動される。
【００３９】
処理流体供給器８０はアーム７９の先端に取り付けられており，アーム７９の基端には図示しないモータを備えたアーム回動装置８２が取り付けられている。アーム７９は，図示しないモータの駆動によってアーム回動装置８２を中心として水平面内で旋回して，開口８４からアウターチャンバー４６内に移動し，処理流体供給器８０が少なくともウェハＷの中心の上方に位置する場所まで回動することができる。こうして，アーム７９の回動によって，処理流体供給器８０をアウターチャンバー４６内のウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させる。処理流体供給器８０は，ウェハＷを処理する処理流体として，例えば，ＳＣ−１液（アンモニア水と過酸化水素水と純水の混合溶液）等の薬液，Ｎ２ガス，純水（ＤＩＷ），及びＮ２ガスと純水の混合流体等を吐出することができる。
【００４０】
図４に示すように，アウターチャンバー４６内において，スピンチャック６０によりウェハＷが保持される位置の上方には，ウェハＷに近接して上面を覆う上面部材としてのトッププレート９０が備えられている。トッププレート９０は，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷの上面を覆うことが可能な大きさに形成されている。
【００４１】
図７及び図８に示すように，トッププレート９０の下面には，ウェハＷの上面全体を覆うための，下方に突出した面９１が形成されている。面９１の周縁部（エッジ）９１’は，ウェハＷ上面の周縁端部より僅かに外側に形成されている。また，トッププレート９０の周縁には，トッププレート９０中央を中心として対向する２箇所に，係合凸部材９５が設けられている。係合凸部材９５はトッププレート９０に対して垂直に接続する柱状の部材であり，それぞれ下端において，後述する係合凹部材９７と係合する。また，トッププレート９０をウェハＷの上方に配置した際，各係合凸部材９５とスピンチャック６０に保持されたウェハＷの周縁との間に十分な間隙が形成されるように設けられており，さらに，スピンチャック６０及びスピンチャック６０に保持されたウェハＷに対してトッププレート９０が昇降する際も，各係合凸部材９５がスピンチャック６０及びウェハＷに干渉しないように配置されている。
【００４２】
一方，係合凹部材９７は，チャックプレート６５の周囲２箇所に固着されている。各係合凹部材９７は，図９に示すような上側に開口する凹部９８を有する部材であり，各係合凸部材９５の下端を上方から各凹部９８にそれぞれ挿入するように配置されている。また，各係合凹部材９７は，スピンチャック６０に保持されたウェハＷの周縁部の高さより下方に配置されている。さらに，凹部９８の内側の側面は，下側から上側に向かって広がるテーパ面となっており，角柱型の各係合凸部材９５の下端を上方からスムーズに挿入することができる。
【００４３】
各係合凸部材９５の下面を各凹部９８の下面に当接させた状態にすると，各係合凸部材９５が各係合凹部材９７によって支持され，係合することができる。各係合凸部材９５と各係合凹部材９７は，トッププレート９０中央を中心として対向する２箇所にてそれぞれ係合するので，トッププレート９０がスピンチャック６０に保持されたウェハＷ上方に安定的に支持される。このように，トッププレート９０の自重を利用して，トッププレート９０をスピンチャック６０に対して係合させるようになっている。また，トッププレート９０はスピンチャック６０に対して係合と離脱が自在な構成となっている。
【００４４】
トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させ，前述したモータ７２によってスピンチャック６０を回転させると，トッププレート９０をスピンチャック６０と一体的に回転させることができる。また，スピンチャック６０がウェハＷを保持しているときは，スピンチャック６０，ウェハＷ，及びトッププレート９０が一体的に回転する。このように，トッププレート９０はモータ７２によって回転させられ，モータ７２の他にトッププレート９０を回転させるモータ等の回転駆動機構を別個に設置する必要がない。即ち，トッププレート９０とスピンチャック６０の回転駆動機構をそれぞれ別個とした場合と比較して，回転駆動機構に必要なコストを大幅に削減することができる。また，モータから発生するパーティクルが低減される。そして，トッププレート９０を回転させる回転駆動機構を，ウェハＷの処理位置（保持位置）の上方，例えばアウターチャンバー４６上部（天井部４６ｂの上面）等に設置しないので，回転駆動機構から発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配がなく，ウェハＷに対するパーティクルの影響を防止することができる。
【００４５】
図１０に示すように，アウターチャンバー４６の外側には，トッププレート９０を下降させてスピンチャック６０に係合させる位置と上昇させてスピンチャック６０から離脱させる位置とに昇降させるトッププレート昇降機構１００が配設されている。トッププレート昇降機構１００は，以下に説明するトッププレート昇降シリンダー１０２，昇降ロッド１０４，支持ロッド１０６，昇降部材１０８，トッププレート昇降支持部材１１０から構成される。なお，トッププレート昇降機構１００の駆動によりパーティクルが発生しても，アウターチャンバー４６内部に収納されているウェハＷの周囲に侵入しないようになっている。
【００４６】
トッププレート昇降シリンダー１０２はユニットチャンバー４５の下部に配置されており，アウターチャンバー４６の側方に配置された昇降ロッド１０４を長手方向に昇降させる。また，アウターチャンバー４６を挟んで昇降ロッド１０４と対向する位置には，支持ロッド１０６が設けられている。支持ロッド１０６は，アウターチャンバー４６の外側面に設けられたロッドガイド１０７内を昇降自在に構成されている。そして，アウターチャンバー４６の上方には，昇降ロッド１０４上端と支持ロッド１０６上端によって両端をそれぞれ支持された昇降部材１０８が配置されている。即ち，昇降部材１０８は，トッププレート昇降シリンダー１０２の駆動によって，ユニットチャンバー４５の天井面とアウターチャンバー４６の天井部４６ｂの上方との間を上下移動する。また，天井部４６ｂからアウターチャンバー４６内部に２本のトッププレート昇降支持部材１１０が貫通しており，２本のトッププレート昇降支持部材１１０は，それぞれ上端が昇降部材１０８に固着され，下端がアウターチャンバー４６内部にて昇降するように配置されている。
【００４７】
２つのトッププレート昇降支持部材１１０の下端には，図１１に示すごとき鍔１１１がそれぞれ備えられている。一方，トッププレート９０の上面には，図７及び図８に示すように，各鍔１１１とそれぞれ係脱自在な，２つのトッププレート側係合部１１３が設けられている。これら一対のトッププレート側係合部１１３とトッププレート昇降支持部材１１０下端の鍔１１１は，トッププレート９０上面の中央を中心として対向する位置においてそれぞれ係合する構成となっており，トッププレート９０を安定的に支持することができる。そして，トッププレート９０をトッププレート昇降支持部材１１０に係合させると，トッププレート昇降シリンダー１０２の駆動によって，トッププレート９０を昇降ロッド１０４，支持ロッド１０６，昇降部材１０８，トッププレート昇降支持部材１１０と一体的に昇降させることができる。
【００４８】
なお，アウターチャンバー４６の上方には，トッププレート９０を回転させる回転駆動機構等が設置されていない。また，トッププレート昇降シリンダー１０２はユニットチャンバー４５の下部に配置されており，ウェハＷの処理位置の上方に，トッププレート９０の回転駆動機構や，トッププレート９０及びトッププレート９０の回転駆動機構を一体的に昇降させるシリンダーを配置した場合に比べて，トッププレート９０の回転駆動機構とシリンダーから発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配がなく，ウェハＷに対するパーティクルの影響を抑制することができる。
【００４９】
図１１に示すように，トッププレート９０の上面には，鍔１１１を挿入する穴１２１が設けられている。穴１２１は，鍔１１１を内部においてトッププレート９０の回転方向に相対的に移動させることができる大きさに形成されている。穴１２１の上部には，穴１２１の一部を覆う蓋部１２３が固着している。さらに，蓋部１２３を上面から下面に貫通する切欠き部１２４が設けられている。蓋部１２３の側面には，鍔１１１及びトッププレート昇降支持部材１１０を切欠き部１２４に対して相対的に入出させる入出口１２６が形成されている。入出口１２６の両側は，入出口１２６内から外側に向かって広がるテーパ部１３１となっており，入出口１２６から切欠き部１２４に対して鍔１１１を容易に挿入することができるようになっている。
【００５０】
さらに，切欠き部１２４の奥には，トッププレート昇降支持部材１１０の側面を嵌合させる嵌合溝１２８が形成されている。嵌合溝１２８の下部には，鍔１１１を嵌合させる鍔嵌合溝１３３が設けられている。例えば，入出口１２６から切欠き部１２４内に鍔１１１及びトッププレート昇降支持部材１１０を挿入した後，穴１２１内に鍔１１１を下降させて，スピンチャック６０を回転させることによりトッププレート９０を反時計方向に回転させると，トッププレート昇降支持部材１１０は嵌合溝１２８に対して相対的に時計方向に移動し，嵌合溝１２８に嵌合する。その後，鍔１１１を上昇させると，鍔１１１が鍔嵌合溝１３３に嵌合するようになっている。トッププレート昇降支持部材１１０を嵌合溝１２８に，鍔１１１を鍔嵌合溝１３３に嵌合させた状態にして，トッププレート昇降支持部材１１０を上昇させると，嵌合溝１２８は鍔１１１を通過させない大きさとなっているので，鍔１１１の上面が鍔嵌合溝１３３の上面に係合する構成となっている。
【００５１】
上記２つのトッププレート側係合部１１３は，それぞれ，穴１２１，蓋部１２３，切欠き部１２４，入出口１２６，嵌合溝１２８，テーパ部１３１，鍔嵌合溝１３３から構成される。以下，トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を係合及び離脱させる方法について説明する。
【００５２】
トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を係合させるときは，先ず，各トッププレート昇降支持部材１１０を，係合する各トッププレート側係合部１１３の反時計方向（ＣＣＷ）側の正面位置，即ち，各入出口１２６の正面位置に待機させる。即ち，各トッププレート側係合部１１３が所定位置にて待機するようにスピンチャック６０及びトッププレート９０を静止させるとともに，各トッププレート昇降支持部材１１０を下降させ，各鍔１１１の下面をトッププレート９０上面に近接させる。そして，スピンチャック６０及びトッププレート９０を一体的に所定量反時計方向に回転させることにより，各鍔１１１及び各トッププレート昇降支持部材１１０を各トッププレート側係合部１１３に対して相対的に時計方向（ＣＷ）に移動させ，各入出口１２６から各切欠き部１２４に相対的に挿入させる。さらに，各トッププレート昇降支持部材１１０を下降させることにより各鍔１１１を各穴１２１内に下降させる。その後，スピンチャック６０及びトッププレート９０をさらに僅かに反時計方向に回転させると，各鍔１１１が各穴１２１内を相対的に時計方向に移動するとともに，各トッププレート昇降支持部材１１０が各嵌合溝１２８に対して相対的に時計方向に移動して嵌合する。そして，各トッププレート昇降支持部材１１０を上昇させると，各鍔１１１が各穴１２１内から上昇して各鍔嵌合溝１３３に嵌合する。これにより，各トッププレート側係合部１１３と各トッププレート昇降支持部材１１０が係合し，トッププレート９０を上昇させることができる。なお，切欠き部１２４の上方から，トッププレート昇降支持部材１１０及び鍔１１１を下降させて，各穴１２１内に挿入するようにしても良い。
【００５３】
また，スピンチャック６０にトッププレート９０を係合させ，トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を離脱させるときは，先ず，スピンチャック６０にトッププレート９０を係合させる。即ち，スピンチャック６０の回転により各係合凹部材９７を所定の係合位置に移動させ，トッププレート昇降支持部材１１０に支持されたトッププレート９０を下降させ，各係合凸部材９５と各係合凹部材９７を係合させる。その後，トッププレート昇降支持部材１１０の鍔１１１を穴１２１内に下降させて嵌合を解除する。そして，係合させたときと逆方向に，各鍔１１１を各穴１２１内に相対的に移動させる。即ち，例えば，スピンチャック６０及びトッププレート９０を一体的に僅かに時計方向に回転させることにより，各鍔１１１が各穴１２１内を相対的に反時計方向に移動するとともに，各トッププレート昇降支持部材１１０が各嵌合溝１２８に対して相対的に反時計方向に移動して嵌合が解除される。そして，トッププレート昇降機構１００の駆動により，トッププレート昇降支持部材１１０及び鍔１１１を穴１２１内から切欠き部１２４内に上昇させ，そのまま切欠き部１２４の上方に上昇，退出させる。このようにして，各トッププレート昇降支持部材１１０と各トッププレート側係合部１１３を離脱させることができる。なお，トッププレート昇降支持部材１１０及び鍔１１１を切欠き部１２４内から退出させる際，スピンチャック６０及びトッププレート９０をさらに時計方向に回転させることにより，相対的に反時計方向に各入出口１２６に通過させるようにしても良い。
【００５４】
このように，トッププレート昇降支持部材１１０は，トッププレート９０に対して係脱自在な構成となっている。また，各トッププレート昇降支持部材１１０と各トッププレート側係合部１１３の係脱は，スピンチャック６０とトッププレート９０を係合させ，スピンチャック６０及びトッププレート９０を一体的に回転させることにより行うことができる。
【００５５】
トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート９０を係合させてトッププレート昇降機構１００を駆動させると，トッププレート９０をスピンチャック６０に対して昇降させることができる。また，スピンチャック６０がウェハＷを保持している状態において，トッププレート９０をスピンチャック６０に対して昇降させると，トッププレート９０を下降させてウェハＷに近接させた位置（一点鎖線）と上昇させてウェハＷから離隔させた位置（実線）とに昇降させることができる。さらに，トッププレート９０の昇降によって，各係合凹部材９７の凹部９８に対して各係合凸部材９５を挿入出させる。即ち，トッププレート９０とスピンチャック６０を係合及び離脱させることができる。
【００５６】
以下，トッププレート９０とスピンチャック６０を係合及び離脱させる方法について説明する。トッププレート９０とスピンチャック６０を係合させる際は，先ず，トッププレート昇降機構１００によって上昇させた各係合凸部材９５の下方に，各係合凹部材９７を移動させる。即ち，スピンチャック６０を回転させて，各係合凹部材９７を所定の係合位置に移動させる。そして，トッププレート９０を下降させると，各係合凹部材９７の凹部９８に各係合凸部材９５の下端をそれぞれ挿入することができる。このようにして，各係合凸部材９５と各係合凹部材９７を係合させる。即ち，トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させた状態となる。一方，トッププレート９０とスピンチャック６０を離脱させる際は，先ず，各トッププレート昇降支持部材１１０と各トッププレート側係合部１１３を係合させる。そして，トッププレート昇降機構１００の駆動によってトッププレート９０を上昇させると，各係合凸部材９５が各凹部９８から退出し，各係合凸部材９５と各係合凹部材９７を離脱させることができる。即ち，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させた状態となる。
【００５７】
トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させ，さらに各トッププレート昇降支持部材１１０を各トッププレート側係合部１１３から離脱させると，トッププレート９０はスピンチャック６０のみに支持される。この状態でスピンチャック６０を回転させると，トッププレート９０とスピンチャック６０を一体的に回転させることができる。一方，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させた状態においては，トッププレート９０を回転させずにスピンチャック６０とウェハＷを一体的に回転させることができる。
【００５８】
また，スピンチャック６０がウェハＷを保持している状態においてトッププレート９０をスピンチャック６０に係合させると，トッププレート９０はウェハＷの上面に対して近接する状態となる。このとき，トッププレート９０下面とウェハＷ上面との間には，例えば１ｍｍ程度の狭い隙間が形成される。一方，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させ，トッププレート９０を上昇させると，トッププレート９０の下面はウェハＷの上面から離隔する。このとき，トッププレート９０下面とウェハＷ上面との間には，例えば１００ｍｍ程度の高さを有する空間が形成される。このようにトッププレート９０下面とウェハＷ上面との間に十分な空間を形成することにより，トッププレート９０下面とウェハＷ上面との間に処理流体供給器８０を移動させ，ウェハＷの上面に処理流体を供給することができる。また，搬送アーム３４，３５又は３６のいずれかによってスピンチャック６０に対してウェハＷを授受させる際には，余裕をもってウェハＷをスピンチャック６０に授受させることができる。
【００５９】
なお，処理流体供給器８０及びアーム７９をウェハＷ上方に移動させる際は，例えば，図３に示すように，ウェハＷの周縁において対向する２つの係合凸部材９５の間から，アーム７９がウェハＷ上方に回動することができるように，係合凸部材９５と係合凹部材９７を配置する。即ち，トッププレート９０及びスピンチャック６０の回転により，係合凸部材９５と係合凹部材９７を処理流体供給器８０及びアーム７９に接触しない位置に移動させ，回転停止後，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させ，２つの係合凸部材９５の停止位置の間から，処理流体供給器８０をウェハＷ上方に移動させるようにする。また，処理流体供給器８０及びアーム７９に接触しない高さまで，２つの係合凸部材９５を上昇させるようにしても良い。同様に，スピンチャック６０に対してウェハＷを授受させる際には，搬送アーム３４，３５又は３６や授受されるウェハＷに接触しない位置に係合凸部材９５又は係合凹部材９７を配置する。
【００６０】
図７及び図８に示すように，トッププレート９０の中央には，ウェハＷに供給する処理流体を通過させる供給穴１４０が設けられている。即ち，ウェハＷに処理流体を供給する際，供給穴１４０の上方からウェハＷの中央付近に処理流体を供給することができる。供給穴１４０の周囲には，トッププレート９０の中央側から外周側に向かって下方に傾斜するテーパ部１４２が形成されている。
【００６１】
処理流体供給器８０からウェハＷ上面に薬液，純水等の処理流体を供給する際は，処理流体供給器８０から吐出した処理流体を供給穴１４０からウェハＷの中心部近傍に供給する一方，スピンチャック６０，スピンチャック６０と係合したトッププレート９０，及びスピンチャック６０に保持されたウェハＷを一体的に回転させる。即ち，ウェハＷの回転による遠心力によって，ウェハＷの中心部近傍から外周方向に処理流体が流れるようにする。トッププレート９０は，トッププレート９０下面とウェハＷ上面の間に狭い隙間が形成される状態でスピンチャック６０と係合しているので，隙間に処理流体のみを介在させることができる。従って，少量の処理流体でウェハＷを処理することができる。この場合，トッププレート９０下面に形成された面９１の周縁部９１’がウェハＷの周縁端部より僅かに外側に位置するように形成されていると，薬液の液膜をウェハＷの周縁部まで形成し易い効果がある。
【００６２】
処理流体供給器８０は，図１２に示すように，処理流体供給ノズルとして，薬液及びリンス液を供給する処理液供給ノズル１５１と，混合流体を供給する２流体混合ノズル１５５と，乾燥ガス供給ノズル１５７とを備えている。処理液供給ノズル１５１，２流体混合ノズル１５５，乾燥ガス供給ノズル１５７は，アーム７９の先端に支持されている。
【００６３】
処理液供給ノズル１５１は，薬液として例えばＳＣ−１液（アンモニアと過酸化水素と水の混合溶液）を供給する。また，リンス液として例えば純水を供給する。処理液供給ノズル１５１が供給する処理液は，図示しない切り換え手段によりＳＣ−１と純水のいずれかに切り換える。また，処理液供給ノズル１５１は，アーム７９の回動によりウェハＷの上方又はトッププレート９０の上方に移動する。ウェハＷに薬液又はリンス液を供給する場合は，図１３に示すように，トッププレート９０を下降させた状態で供給穴１４０の上方に処理液供給ノズル１５１を移動させ，ウェハＷ中心部近傍に向かって，処理液供給ノズル１５１から薬液又はリンス液を吐出する。
【００６４】
２流体混合ノズル１５５の内部には，純水を通過させる純水送液路１６１が配設されており，２流体混合ノズル６５の先端には吐出口１６２が設けられている。純水供給路１６１から送液された純水は，吐出口１６２から下方へ吐出される。また，２流体混合ノズル１５５の内部において，純水送液路１６１の途中に，Ｎ２ガスを送出するＮ２ガス送出路１６４が介設されている。純水送液路１６１とＮ２ガス送出路１６４が接続する部分は，純水とＮ２ガスを混合する混合部となっており，ここでＮ２ガスによって純水に圧力が加えられ，吐出口１６２から，Ｎ２ガスとＮ２ガスによって加圧された純水とが混合した混合流体が吐出される。即ち，吐出口１６２からウェハＷに純水を吹き付けるように供給することができる。２流体混合ノズル１５５は，アーム７９の回動によりウェハＷの上方に移動する。なお，純水送液路１６１から供給する純水に，ＣＯ２を溶解させても良い。この場合，静電気を低減する効果がある。
【００６５】
混合流体を用いてウェハＷを処理する場合は，図１４に示すように，トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させ，スピンチャック６０と一体的にウェハＷを回転させながら，アーム７９の回動により２流体混合ノズル１５５をウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ，混合流体をウェハＷ上面全体に供給する。このように，ウェハＷ上面全体に混合流体を吹き付けるように供給することにより，ウェハＷ上面のパーティクルが混合流体により吹き飛ばされ，効果的に除去される。
【００６６】
なお，２流体混合ノズル１５５，処理液供給ノズル１５１は，アーム７９をノズル格納チャンバー７７内に収納した状態において，ウェハＷの周縁側から外側に向かってこの順に並ぶように配置されている。即ち，アーム７９がウェハＷの中心側から周縁側へ回動する際，２流体混合ノズル１５５が処理液供給ノズル１５１を追従して移動するように構成されている。これにより，例えば，処理液供給ノズル１５１によってリンス液を供給して処理した後，２流体混合ノズル１５５から供給する混合流体によってリンス液及びパーティクル等をウェハＷから除去する場合，混合流体による処理中に処理液供給ノズル１５１からリンス液等の処理液が落下しても，落下した処理液を混合流体によってウェハＷの外側に吹き飛ばすことができる。従って，落下した処理液がウェハＷに付着して残留することを防止する。
【００６７】
乾燥ガス供給ノズル１５７は，乾燥ガスとして例えばＮ２ガスを供給する。また，乾燥ガス供給ノズル１５７は，アーム７９の回動によりウェハＷの上方に移動する。
【００６８】
この基板洗浄ユニット１２にあっては，トッププレート９０とウェハＷ上面の間に狭い隙間を形成し，隙間に処理流体を供給する処理と，ウェハＷを回転させながら処理流体供給器８０をウェハＷ上面の上方に移動させて処理流体を供給する処理を実施することができる。
【００６９】
ウェハＷ上面は，供給穴１４０の部分を除いてはトッププレート９０によって覆われた状態となる。ＳＣ−１供給後又はリンス液として純水供給後，処理液供給ノズル１５１内にＳＣ−１又は純水が残留して，処理液供給ノズル１５１が供給穴１４０の上方から退避する移動中に，処理液供給ノズル１５１からＳＣ−１又は純水の液滴が落下する虞があるが，これらの液滴はトッププレート９０の上面に受け止められ，ウェハＷに付着することはない。特に，供給穴１４０の周囲は，供給穴１４０の周縁を高位置としてトッププレート９０の外周に向かうほど下方に傾斜するテーパ部１４２となっているので，例えば，液滴がテーパ部１４２の上面に落下した場合，液滴はテーパ部１４２に沿ってトッププレート９０上面の外周に向かって流れ落ちる。従って，供給穴１４０の中に液滴が侵入する虞がない。また，液滴がテーパ部１４２の外側においてトッププレート９０の上面に落下した場合も，テーパ部１４２が供給穴１４０を囲んで凸状に形成されているので，供給穴１４０の中に液滴が侵入することはない。さらに，トッププレート９０の上部に落下したＳＣ−１，純水は，トッププレート９０の回転時にトッププレート９０の外周側に流れ，トッププレート９０の周辺に排出される。
【００７０】
図４に示すように，スピンチャック６０によって保持されるウェハＷの下方には，ウェハＷに下方から近接してウェハＷの下面（裏面）を覆う下面部材としてのアンダープレート１７０が配設される。また，図５に示すように，回転筒体６７の内部には，回転筒体６７の内部に設けた空洞を貫挿し，アンダープレート１７０を支持するアンダープレートシャフト１７１が備えられている。アンダープレートシャフト１７１は，水平板１７４の上面に固着されており，この水平板１７４は，アンダープレートシャフト１７１と一体的に，エアシリンダー等からなるアンダープレート昇降機構１７５により鉛直方向に昇降させられる。従って，アンダープレート１７０は，下降してスピンチャック６０により保持されたウェハＷ下面から離れて待機している位置と，上昇してスピンチャック６０により保持されたウェハＷ下面に対して処理を施す位置とに上下に移動自在である。なお，アンダープレート昇降機構１７５はアウターチャンバー４６の下方に配置されており，アンダープレート昇降機構１７５から発生するパーティクルがウェハの周囲に侵入する心配はない。
【００７１】
アンダープレート１７０上面の周縁部（エッジ）１７０’は，スピンチャック６０により保持されるウェハＷの周縁端部より，僅かに外側に位置するように形成されている。即ち，アンダープレート１７０上面は，ウェハＷの下面全体を覆うことができる。また，図６に示すように，アンダープレート１７０上面の周縁には，僅かに凹状の逃げ部１７７が形成されている。図６（ｂ）に示すように，アンダープレート１７０上面がウェハＷ下面に近接した際，支持ピン７１が逃げ部１７７の中に入り，アンダープレート１７０と接触しないようになっている。従って，アンダープレート１７０上面とウェハＷ下面との間の隙間をより狭く形成することが可能である。また，逃げ部１７７は，アンダープレート１７０上面の周縁全体に沿って形成されており，アンダープレート１７０とウェハＷを相対的に回転させても，アンダープレート１７０に支持ピン７１が接触することはない。
【００７２】
アンダープレート１７０には，例えばＳＣ−１，ＨＦ等の薬液，純水，乾燥用ガスとしてのＮ２ガス等を，ウェハＷ下面に対して処理流体として供給する下面供給路１７８が備えられている。下面供給路１７８は，アンダープレートシャフト１７１及びアンダープレート１７０内を貫通して設けられている。下面供給路１７８から薬液を供給し，ウェハＷを回転させると，アンダープレート１７０上面とウェハＷ下面との間に薬液を拡散させて液膜を形成することができる。この場合，アンダープレート１７０の周縁部１７０’がウェハＷの周縁端部より僅かに外側に位置するように形成されていると，薬液の液膜を薬液の表面張力によりウェハＷの周縁部まで形成し易い効果がある。
【００７３】
また，アンダープレート１７０の下方において，不活性ガスとしてのパージ用Ｎ２ガスを供給するＮ２ガス供給路１８０が備えられている。Ｎ２ガス供給路１８０は，アンダープレートシャフト１７１内を貫通して設けられている。Ｎ２ガス供給路１８０は，チャックプレート６５上面とアンダープレート１７０下面との間の空間と，回転筒体６７の内部に設けた空洞内にＮ２ガスを供給し，これらの空間をＮ２ガスによって満たすことによりパージする。これにより，ウェハＷを回転させる際に，チャックプレート６５とアンダープレート１７０との間の雰囲気が負圧になることを防止し，モータ７２の回転駆動により発生するパーティクルが，回転筒体６７の内部の空洞を通過してチャックプレート６５とアンダープレート１７０との間に侵入することを防止できる。
【００７４】
図４に示すように，アウターチャンバー４６の上部には，Ｎ２ガス等の不活性ガス又は空気をアウターチャンバー４６内に供給するパージ用ガスノズル１８２が備えられている。パージ用ガスノズル１８２は，側壁４６ａ上部及び天井部４６ｂの複数箇所に配置されており，トッププレート９０が下降している際に，トッププレート９０の上部に例えばＮ２ガス等の不活性ガスや，空気等のガスを吐出し，アウターチャンバー４６内にダウンフローを形成する。また，トッププレート９０上面とアウターチャンバー４６との間の空間をＮ２ガス，空気等のガスによって満たしてパージする。これにより，例えば蒸発した処理液がトッププレート９０の周囲から上部の空間に回り込むことを防止する。このように，ウェハＷに処理液を供給する際や，ウェハＷ処理中などに，パージ用ガスノズル１８２からダウンフロー（パージ）用ガスを供給することにより，アウターチャンバー４６内の上部に薬液雰囲気，水蒸気雰囲気などの処理液雰囲気が残留することを防止することができる。
【００７５】
パージ用ガスノズル１８２は，疎水性のウェハＷを処理する際にはダウンフロー用ガスとしてＮ２ガスを供給する。この場合，疎水性ウェハＷの表面にウォーターマークが発生することを防止する効果がある。一方，親水性のウェハＷを処理する際には空気を供給するようにし，ダウンフロー用ガスのコストを低減させても良い。また，トッププレート９０の供給穴１４０の真上に設けられているパージ用ガスノズル１８２ａは，トッププレート９０が上昇した際に，供給穴１４０を通過してトッププレート９０の下方に突出するように配設されている。また，側壁４６ａ上部には，トッププレート９０が上昇した際に，トッププレート９０の下方にガスを吐出する位置にパージ用ガスノズル１８２ｂが配設されている。従って，トッププレート９０が上昇した際も，アウターチャンバー４６内にダウンフローを形成するとともに，トッププレート９０下面とウェハＷとの間の空間を不活性ガス，空気等のガスによって満たす。
【００７６】
図４に示すように，アウターチャンバー４６内には，ウェハＷを包囲するインナーカップ１８５が備えられている。また，回転するウェハＷの高さより下方に開口するアウターチャンバー排出口１９０と，アウターチャンバー４６内の液滴を排液するアウターチャンバー排出管１９３と，インナーカップ１８５内の液滴を排液するインナーカップ排出管１９５が備えられている。
【００７７】
インナーカップ１８５は，下降してスピンチャック６０をインナーカップ１８５の上端の上方に突出させてウェハＷを授受させる位置と，上昇してウェハＷを包囲し，ウェハＷ両面に供給した処理液等が周囲に飛び散ることを防止する位置とに上下に移動自在である。
【００７８】
アウターチャンバー排出口１９０は，ウェハＷの周囲２箇所においてアウターチャンバー４６の側壁４６ａに開口しており，ウェハＷ，チャックプレート６５及びトッププレート９０の回転によってウェハＷ周囲に向かって流れる処理液雰囲気，乾燥用Ｎ２ガスや，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等の雰囲気をスムーズに排出する。アウターチャンバー排出管１９３は，アウターチャンバー４６の側壁４６ａとインナーカップ１８５外壁の間に排液された処理液を，アウターチャンバー４６底部から排出する。インナーカップ排出管１９５は，インナーカップ１８５内から処理液を排出する。
【００７９】
図１５に示すように，ウェハＷをインナーカップ１８５によって包囲する状態（実線）にすると，インナーカップ１８５の上部の傾斜部がアウターチャンバー４６の傾斜部４６ｃに近接し，ウェハＷの周縁から落下する液滴，処理液雰囲気，処理流体，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等は，インナーカップ１８５の内側を下方に流れてインナーカップ排出管１９５によって排出される。一方，ウェハＷをインナーカップ１８５の上端よりも上方に突出させる状態（一点鎖線）にすると，液滴，処理液雰囲気，処理流体，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等は，インナーカップ１８５の外側を下降し，アウターチャンバー排出管１９３によって排出される。また，ウェハＷが高速回転する場合，アウターチャンバー４６の側壁４６ａに向かって吹き飛ばされた処理液雰囲気，処理流体，乾燥用Ｎ２ガス，ダウンフロー用ガス，パージ用Ｎ２ガス等の雰囲気は，アウターチャンバー排出口１９０によって排気される。
【００８０】
以上が基板洗浄ユニット１２の構成であるが，洗浄処理システム１に備えられた他の基板洗浄ユニット１３，１４，１５も，基板洗浄ユニット１２と同様の構成を有し，ウェハＷ両面を同時に洗浄することができる。
【００８１】
さて，この洗浄処理システム１において，先ず図示しない搬送ロボットにより未だ洗浄されていないウェハＷを例えば２５枚ずつ収納したキャリアＣがイン・アウトポート４に載置される。そして，このイン・アウトポート４に載置されたキャリアＣから取出収納アーム１１によって一枚ずつウェハＷが取り出され，取出収納アーム１１から主ウェハ搬送装置１８にウェハＷが受け渡される。そして，例えば搬送アーム３４によってウェハＷは各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５に適宜搬入され，ウェハＷに付着しているパーティクルなどの汚染物質が洗浄，除去される。こうして所定の洗浄処理が終了したウェハＷは，再び主ウェハ搬送装置１８によって各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５から適宜搬出され，取出収納アーム１１に受け渡されて，再びキャリアＣに収納される。
【００８２】
ここで，代表して基板洗浄ユニット１２での洗浄について説明する。図４に示すように，先ず基板洗浄ユニット１２のメカシャッター５３が開く。そして，ウェハＷを保持した搬送アーム３４がアウターチャンバー４６内に進入する。このとき，トッププレート９０は予め上昇して，ウェハＷがスピンチャック６０に保持される位置から離隔している。即ち，トッププレート９０はトッププレート昇降支持部材１１０に支持され，スピンチャック６０から離脱しており，トッププレート９０下面とスピンチャック６０上部の間には，ウェハＷの授受に十分な空間が形成されている。また，インナーカップ１８５は下降して，スピンチャック６０の上部を上方に突出させている。アンダープレート１７０は予め下降して，ウェハＷがスピンチャック６０に保持される位置から離隔している。アンダープレート１７０上面とスピンチャック６０上部との間には，ウェハＷの授受に十分な空間が形成されている。処理流体供給器８０はノズル格納チャンバー７７内に収納されている。
【００８３】
主ウェハ搬送装置１８は，搬送アーム３４を水平移動させて支持ピン７１にウェハＷを渡す。支持ピン７１は半導体デバイスが形成されるウェハＷ表面を上面にしてウェハＷを支持する。このとき，トッププレート９０とアンダープレート１７０は支持されるウェハＷの位置（高さ）から離隔しており，トッププレート９０周縁の２つの係合凸部材９５は，搬送アーム３４及び搬入されるウェハＷに接触しない位置に移動している。従って，搬送アーム３４は余裕をもってウェハＷを支持ピン７１に渡すことができる。ウェハＷを支持ピン７１に受け渡した後，搬送アーム３４はアウターチャンバー４６の内部から退出し，退出後，メカシャッター５３が閉じられる。
【００８４】
次いで，保持部材７０が支持ピン７１によって支持されたウェハＷの周縁を持ち上げて，保持する。また，トッププレート昇降機構１００がトッププレート９０を下降させ，ウェハＷに近接させる。このとき，係合凹部材９７は予め係合位置に移動しているので，係合凸部材９５は係合位置の上方から下降して係合凹部材９７と係合することができる。近接位置に移動したトッププレート９０と保持されたウェハＷ上面の間には，例えば１ｍｍ程度の隙間が形成される。係合凸部材９５と係合凹部材９７が係合したら，スピンチャック６０を僅かに回転させ，トッププレート昇降支持部材１１０とトッププレート側係合部１１３を離脱させる。こうして，トッププレート９０をスピンチャック６０に受け渡した後，トッププレート昇降支持部材１１０はトッププレート昇降機構１００の駆動により上昇してトッププレート９０から離隔する。
【００８５】
一方，アンダープレート１７０はウェハＷに近接した位置に上昇する。近接位置に移動したアンダープレート１７０と保持されたウェハＷ下面（ウェハＷ裏面）の間には，例えば１ｍｍ程度の隙間が形成される。また，インナーカップ１８５は上昇してスピンチャック６０に保持されたウェハＷを囲む。
【００８６】
先ず，ＳＣ−１液を用いたウェハＷの薬液処理を行う。アーム７９の回動により，ノズル格納チャンバー７７内からトッププレート９０の上方に処理流体供給器８０が移動する。そして，図１３に示すように，処理液供給ノズル１５１からウェハＷ中心部近傍に向かって，薬液としてＳＣ−１液を吐出する。薬液は供給穴１４０を通過してウェハＷの中心部近傍に供給される。一方，スピンチャック６０，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷ，トッププレート９０を一体的に低速回転させる。ウェハＷ中心部近傍に供給された薬液は，ウェハＷの回転による遠心力でウェハＷの外周方向に流れる。また，下面供給路１７８からも薬液としてＳＣ−１液がウェハＷに供給される。トッププレート９０とウェハＷ上面の間，及びアンダープレート１７０とウェハＷ下面の間には狭い隙間が形成されているので，これらの間に薬液のみを介在させることができる。こうしてウェハＷの両面に薬液の液膜を形成し，処理流体供給器８０と下面供給路１７８からの薬液供給を停止し，所定時間，ウェハＷを液膜が崩れない程度に低速に回転させる。この場合，少量の薬液でウェハＷを処理することができる。
【００８７】
ウェハＷ両面の薬液処理が終了したら，回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から薬液を振り切り，インナーカップ１８５内に排出する。なお，薬液処理後に薬液を振り切る際に，乾燥ガス供給ノズル１５７及び下面供給路１７８からＮ２ガスを供給して，薬液を押し流して排出するようにしても良い。
【００８８】
次に，インナーカップ１８５を下降させ，ウェハＷ両面のリンス処理を開始する。処理液供給ノズル１５１が供給穴１４０に向かって純水を吐出し，供給穴１４０からウェハＷ上面の中心部近傍に供給された純水を，遠心力でウェハＷの外周方向に流す。また，下面供給路１７８からも純水を供給し，ウェハＷ両面のリンス処理を行う。トッププレート９０とウェハＷの間，及びアンダープレート１７０とウェハＷの間に狭い隙間が形成されていることにより，これらの間に純水のみを介在させることができ，少量の純水でウェハＷを処理することができる。また，ウェハＷのリンス処理と同時に，トッププレート９０下面及びアンダープレート１７０上面を純水によって洗浄することができる。リンス処理においては，スピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０を薬液処理時よりも高速に回転させる。
【００８９】
ウェハＷ両面のリンス処理が終了したら，処理液供給ノズル１５１，下面供給路１７８からの純水の吐出を停止し，処理流体供給器８０をノズル格納チャンバー７７内に退避させる。そして，スピンチャック６０の回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から純水を振り切り，アウターチャンバー４６内に排出する。
【００９０】
次に，ウェハＷ上面に２流体混合ノズル１５５から混合流体を供給するため，トッププレート９０とスピンチャック６０を離脱させる。先ず，ウェハＷ，スピンチャック６０及びトッププレート９０の回転を停止する。そして，各トッププレート昇降支持部材１１０をトッププレート９０に対して下降させ，各トッププレート側係合部１１３と各トッププレート昇降支持部材１１０を係合させる。そして，トッププレート昇降支持部材１１０とともにトッププレート９０を上昇させる。また，トッププレート９０の上昇により，各係合凸部材９５が上昇して各係合凹部材９７から離脱する。即ち，トッププレート９０を上昇させ，ウェハＷから離隔させる。こうして，トッププレート９０下面とスピンチャック６０上部の間に，２流体混合ノズル１５５を移動させるための十分な空間が形成される。
【００９１】
その後，２流体混合ノズル１５５をウェハＷ上方に移動させる。そして，図１４に示すように，２流体混合ノズル１５５から混合流体を吐出させながら，スピンチャック６０及びウェハＷを一体的に回転させる。２流体混合ノズル１５５は，回転中のウェハＷ上面の少なくとも中心から周縁まで移動する。一方，下面供給路１７８からはウェハＷ下面に純水を供給する。
【００９２】
混合流体を用いた処理の後，乾燥用Ｎ２ガスを用いた乾燥処理を行う。乾燥ガス供給ノズル１５７から乾燥用Ｎ２ガスを吐出させながら，乾燥ガス供給ノズル１５７を回転中のウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させる。一方，下面供給路１７８からはウェハＷ下面に乾燥用Ｎ２ガスを供給する。乾燥処理中は，リンス処理時よりウェハＷを高速に回転させる。なお，乾燥用Ｎ２ガスの供給を開始する前に，予め，パージ用ガスノズル１８２によってパージ用ガスとしてＮ２ガスを供給し，アウターチャンバー４６内をＮ２ガス雰囲気にしておいても良い。このような，乾燥用Ｎ２ガスのスキャンを利用して純水をウェハＷ中心部より周縁部へ追い出す乾燥を，Ｎ２ガス雰囲気中において行うと，ウォーターマークの発生を防止する効果がある。もちろん，パージ用ガスノズル１８２からのＮ２ガス供給は，乾燥処理の間に限定されず，その前の薬液処理，リンス処理等の各処理中から継続して行い，常時，アウターチャンバー４６内にＮ２ガスのダウンフロー又はパージを形成することが好ましい。
【００９３】
乾燥処理が終了したら，ウェハＷ，スピンチャック６０及びトッププレート９０の回転を停止させ，処理流体供給器８０をノズル格納チャンバー７７内に退避させ，アンダープレート１７０を退避位置に下降させる。その後，基板洗浄ユニット１２内からウェハＷを搬出する。メカシャッター５３が開き，主ウェハ搬送装置１８が搬送アーム３４をアウターチャンバー４６内に進入させてウェハＷ下面を支持する。一方，保持部材７０のウェハＷの保持を解除し，支持ピン７１によりウェハＷ下面を支持する。次いで，搬送アーム３４が支持ピン７１からウェハＷを離して受け取る。こうして，スピンチャック６０のウェハＷの保持を解除する。その後，ウェハＷを保持した搬送アーム３４が装置内から退出する。
【００９４】
かかる基板洗浄ユニット１２によれば，スピンチャック６０によってウェハＷとトッププレート９０を一体的に回転させるので，モータ７２の他にトッププレート９０を回転させる回転駆動機構を設置する必要がない。従って，従来の基板処理装置と比較して，回転駆動機構から発生するパーティクルが低減される。また，回転駆動機構に必要なコストを大幅に削減することができる。さらに，ウェハＷの保持位置の上方に回転駆動機構及びシリンダー等の昇降機構が一切設置されないので，ウェハＷに対するパーティクルの影響を抑制することができる。
【００９５】
また，トッププレート９０を下降させたときは，ウェハＷとトッププレート９０との間の隙間を狭く，安定して形成することができるので，効率の良い処理を行うことができる。さらにまた，処理流体供給器８０からウェハＷ上面に薬液，リンス液等の処理流体が落下することを防止する。トッププレート９０をスピンチャック６０から離脱させた状態のとき，スピンチャック６０とウェハＷを一体的に回転させるとともに，ウェハＷ上面とトッププレート９０下面との間に処理液供給ノズル１５１及び２流体混合ノズル１５５を移動させることができる。トッププレート９０をウェハＷとともに回転させて処理する方法と，処理液供給ノズル１５１及び２流体混合ノズル１５５をウェハの上方に移動させて処理流体を供給する方法を実施することができる。
【００９６】
以上，本発明の好適な実施の形態の一例を示したが，本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば本発明は処理液が供給される基板洗浄装置に限定されず，その他の種々の処理液などを用いて洗浄以外の他の処理を基板に対して施すものであっても良い。また，基板は半導体ウェハに限らず，その他のＬＣＤ基板用ガラスやＣＤ基板，プリント基板，セラミック基板などであっても良い。
【００９７】
本実施の形態においては，係合凸部材９５と係合凹部材９７をそれぞれ２個ずつ設けた場合について説明したが，３個以上の係合凸部材９５と，係合凸部材９５と同数の係合凹部材９７を設置し，３箇所以上において係合させるようにしても良い。そうすれば，スピンチャック６０とトッププレート９０の係合をさらに安定した状態とし，スピンチャック６０とトッププレート９０の一体的回転をより安定させることができる。
【００９８】
トッププレート９０とスピンチャック６０を係脱させる係合凹部と係合凸部は，トッププレート９０とスピンチャック６０のいずれか一方に係合凹部，他方に係合凸部を設けるものであればよい。例えば，図１６に示すように，トッププレート９０の下面に係合凹部材２０１を設け，係合凸部材２０２を複数の保持部材７０の上面にそれぞれ設けると，ウェハＷ上面とトッププレート９０下面との間の隙間をより狭く形成することが可能となる。
【００９９】
トッププレート９０をスピンチャック６０に係合させる構成に，磁石を利用しても良い。例えば，各係合凸部材９５の下面と，各係合凹部材９７の凹部９８の下面に磁石を備え，これにより各係合凸部材９５を各係合凹部材９７に係合させ，トッププレート９０を支持する構成とすることができる。また，トッププレート９０をスピンチャック６０に係合したことを検出するセンサーを備えても良い。例えば，各係合凸部材９５の下面と，各係合凹部材９７の凹部９８の下面が接触したことを検出するセンサーを設け，これにより各係合凸部材９５と各係合凹部材９７の係合を確実に行うことができる。
【０１００】
チャックプレート６５に，係合凹部材９７と異なる高さにおいて各係合凸部材９５と係合する複数の係合凹部材群を設け，各係合凸部材９５に係合させる係合凹部材群をいずれか選択することにより，トッププレート９０の下面とウェハＷの上面との間に形成される隙間の幅を複数の高さに調整可能にしても良い。例えば，チャックプレート６５の周縁２箇所に，係合凹部材９７よりも高い位置で各係合凸部材９５と係合する第２係合凹部材を備える。即ち，２個の係合凹部材９７からなる第１の係合凹部材群と，２個の第２係合凹部材からなる第２の係合凹部材群を配置する。また，係合凸部材９５に係合凹部材９７をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば１ｍｍ程度とし，第２係合凹部材をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば５ｍｍ程度となるようにする。即ち，各第２係合凹部材と各係合凸部材９５をそれぞれ係合させた場合は，各係合凹部材９７と各係合凸部材９５をそれぞれ係合させた場合よりも，トッププレート９０の下面とウェハＷの上面との間に形成される隙間の幅（高さ）が大きくなる。このように，隙間の高さを調整可能にすることにより，例えば，ウェハＷ上面に供給された薬液により形成される液膜の上面に，トッププレート９０の下面を接触させる処理と，液膜上面にトッププレート９０の下面を接触させない処理を行うことができる。高温処理を行う場合，トッププレート９０に接触する状態では温度低下が懸念されるが，そのような虞がある処理では係合凸部材９５と第２係合凹部材を係合させ，図１７に示すように，トッププレート９０と液膜との間に隙間を形成する。即ち，トッププレート９０と液膜との間に，例えば空気層を形成することにより，液膜の温度低下を防止できる。また，トッププレート９０を液膜に近接させることにより，薬液の蒸発を防止する効果がある。
【０１０１】
なお，トッププレート９０に，係合凸部材９５と異なる長さの柱状に形成した複数の係合凸部材群を設け，各係合凹部材９７に係合させる係合凸部材をいずれか選択することにより，トッププレート９０の下面とウェハＷの上面との間に形成される隙間の幅を複数の高さに調整可能にしても良い。例えば，トッププレート９０の周縁２箇所に，係合凸部材９５より長い柱状に形成した第２係合凸部材を配設し，係合凹部材９７に係合凸部材９５をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば１ｍｍ程度とし，第２係合凸部材をそれぞれ係合させた場合の隙間の高さは，例えば５ｍｍ程度となるようにする。この場合も，ウェハＷ上面に供給された薬液により形成される液膜に，トッププレート９０の下面を接触させる処理と，液膜にトッププレート９０の下面を接触させない処理を行うことができる。
【０１０２】
また，トッププレート昇降機構１００にクランプ機構２０５を備えても良い。図１６に示すクランプ機構２０５は，トッププレート９０に設けた凸部２０６を把持して，トッププレート昇降機構１００によって昇降する。また，トッププレート９０がスピンチャック６０に係合している状態において，トッププレート９０に設けた凸部２０６に対するクランプ機構２０５の把持及び把持の解除を行う。また，供給口１４０の周囲を囲む，トッププレート９０上面に対して垂直な円筒状の壁面を形成し，この円筒部分を凸部２０６とし，円筒部分の外壁にクランプ機構２０５を当接させて凸部２０６を把持する構成としても良い。
【０１０３】
処理液供給ノズル１５１をトッププレート９０に対して傾斜した状態に設けても良い。この場合，処理液供給ノズル１５１の先端の最下点がテーパ部１４２の上方に位置するように停止させ，処理液を斜めに吐出することにより，処理液を供給穴１４０に通過させてウェハＷ中心部に供給する。そうすれば，薬液又はリンス液供給停止後，処理液供給ノズル１５１を供給穴１４０上方から移動させる前に，処理液供給ノズル１５１の内部に残留した処理液が最下点から落下しても，供給穴１４０周辺のテーパ部１４２において落下した液滴を受けることができる。
【０１０４】
また，処理液供給ノズル１５１からフッ酸（ＨＦ）を供給する構成とし，図示しない切り換え手段により，吐出する処理液をＳＣ−１，純水又はＨＦのいずれかに切り換えるようにしても良い。以下，第１の薬液としてＳＣ−１液を，第２の薬液としてＨＦを用いたウェハＷの洗浄処理を説明する。
【０１０５】
先ず，ウェハＷにＳＣ−１液を用いた処理を行う。図１３に示すように，ウェハＷの両面にトッププレート９０及びアンダープレート１７０を近接させ，処理液供給ノズル１５１から供給穴１４０にＳＣ−１液を供給し，ウェハＷの両面にＳＣ−１の液膜を形成し，所定時間ウェハＷを低速回転させる。ウェハＷ両面のＳＣ−１処理が終了したら，回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０からＳＣ−１を振り切り，インナーカップ１８５内に排出する。次に，インナーカップ１８５を下降させ，処理液供給ノズル１５１から供給穴１４０に供給する純水を用いたウェハＷ両面のリンス処理を行う。その後，スピンチャック６０の回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から純水を振り切り，アウターチャンバー４６内に排出する。その後，ウェハＷ，スピンチャック６０及びトッププレート９０の回転を停止し，図１４に示すように，トッププレート９０を上昇させ，スピンチャック６０から離脱させる。そして，２流体混合ノズル１５５から回転するウェハＷ上面に混合流体を供給して処理する。ウェハＷの処理に供した混合流体はアウターチャンバー４６内に排出される。
【０１０６】
その後，ＨＦを用いた処理を行う。先ず，図１３に示すように，ウェハＷ及びスピンチャック６０の回転を停止し，トッププレート９０が下降し，ウェハＷに近接した状態でスピンチャック６０に係合する。次に，トッププレート昇降支持部材１１０がトッププレート９０から離脱して退避する。一方，アンダープレート１７０はウェハＷに近接している。そして，ノズル格納チャンバー７７内からトッププレート９０の上方に処理流体供給器８０が移動し，処理液供給ノズル１５１から薬液としてＨＦを吐出する。ＨＦは供給穴１４０を通過してウェハＷの中心部近傍に供給される。一方，スピンチャック６０，スピンチャック６０によって保持されたウェハＷ，トッププレート９０を一体的に回転させる。ウェハＷ中心部近傍に供給されたＨＦは，ウェハＷの回転による遠心力でウェハＷの外周方向に流れる。また，下面供給路１７８からも薬液としてＨＦを供給し，ウェハＷの両面にＨＦの液膜を形成する。そして，処理流体供給器８０と下面供給路１７８からのＨＦ供給を停止し，所定時間，ウェハＷを液膜が崩れない程度に低速に回転させる。その後，スピンチャック６０の回転によりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０からＨＦを振り切り，アウターチャンバー４６内に排出する。
【０１０７】
次に，処理液供給ノズル１５１から供給穴１４０に供給する純水を用いたウェハＷ両面のリンス処理を行う。その後，スピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０を一体的に高速回転させることによりスピンチャック６０，ウェハＷ，トッププレート９０，アンダープレート１７０から純水を振り切る。即ち，ウェハＷを高速回転させることにより乾燥させる。その後，トッププレート９０を上昇させてスピンチャック６０から離脱させ，アンダープレート１７０を下降させる。そして，基板洗浄ユニット１２内からウェハＷを搬出する。
【０１０８】
ＳＣ−１，ＨＦ等の薬液の液膜をウェハＷに形成する際は，トッププレート９０とアンダープレート１７０の間においてウェハＷ全体が薬液に包み込まれるようにする。即ち，ウェハＷの両面に供給された薬液をウェハＷの側面（外周面）まで回り込ませ，図９に示すように，ウェハＷの両面及び側面にも薬液の液膜を形成する。この場合，ウェハＷの側面も薬液処理することが可能となり，処理品質をより高めることが可能となる。なお，トッププレート９０下面に形成された面９１の周縁部９１’が，ウェハＷの上面周縁部より僅かに外側に位置し，アンダープレート１７０上面の周縁部１７０’がウェハＷの下面周縁部より僅かに外側に位置するように形成されていると，周縁部９１’と周縁部１７０’との間に薬液の液膜を形成できるので，ウェハＷの周縁部を包み込むように液膜を形成し易い効果がある。また，液膜形成後も処理流体供給器８０と下面供給路１７８からの薬液供給を継続し，ウェハＷ両面に中心から外周に流動する液膜を形成しながら薬液処理するようにしても良い。
【０１０９】
ウェハＷ上面のＳＣ−１，ＨＦ等の薬液の液膜は，トッププレート９０をウェハＷ上面から離隔させた状態で形成することもできる。例えば，トッププレート９０をウェハＷ上面から離隔させた状態で，処理流体供給器８０をウェハＷの上方に移動させる。そして，ウェハＷをスピンチャック６０と一体的に静かに回転させ，処理液供給ノズル１５１をウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させることにより，処理液供給ノズル１５１から吐出するＳＣ−１をウェハＷ上面全体に供給する。このようにして，ウェハＷ上面にＳＣ−１の液膜を形成した後，処理流体供給器８０をウェハＷ上方から退避させ，トッププレート９０を下降させる。そして，トッププレート９０下面を液膜に接触させることにより，トッププレート９０とウェハＷ上面の間にＳＣ−１のみを介在させることができる。また，トッププレート９０下面は，図１７に示すように液膜上面との間に隙間を形成するようにして近接させても良い。その際において，薬液の蒸発をトッププレート９０で防止する効果がある。
【０１１０】
リンス処理，乾燥処理は，トッププレート９０をウェハＷ上面から離隔させた状態で行うこともできる。例えば，ウェハＷをスピンチャック６０と一体的に回転させながら，２流体混合ノズル１５５をウェハＷの少なくとも中心から周縁まで移動させ，純水又は乾燥用Ｎ２ガスをウェハＷ上面全体に供給するようにして行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】洗浄処理システムの平面図である。
【図２】洗浄処理システムの側面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる基板洗浄ユニットの平面図である。
【図４】基板洗浄ユニットの縦断面図である。
【図５】スピンチャックの周辺の構成を説明する基板洗浄ユニットの縦断面図である。
【図６】保持部材と支持ピンの動作を説明する説明図である。
【図７】トッププレートの平面図である。
【図８】トッププレートの立面図である。
【図９】係合凸部材と係合凹部材の係合を説明する説明図である。
【図１０】トッププレートの昇降を説明する，基板洗浄ユニットの縦断面図である。
【図１１】トッププレート昇降支持部材とトッププレート側係合部の係合を説明する説明図である。
【図１２】処理液供給ノズル，２流体混合ノズル及び乾燥ガス供給ノズルの構成を説明する説明図である。
【図１３】トッププレートをウェハに近接させ，供給口から処理流体を供給する状態を説明する説明図である。
【図１４】トッププレートをウェハから離隔させ，２流体混合ノズルを移動させながら処理流体を供給する状態を説明する説明図である。
【図１５】インナーカップの昇降と排液又は排気の流れを説明する説明図である。
【図１６】別の実施の形態にかかるトッププレート昇降機構に備えたクランプ機構，及び係合凹部と係合凸部を説明する説明図である。
【図１７】トッププレートと液膜との間に隙間を形成する処理方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１１２】
Ｃ キャリア
Ｗ ウェハ
１ 洗浄処理システム
１２ 基板洗浄ユニット
４６ アウターチャンバー
６０ 処理流体供給器
７０ スピンチャック
７９ アーム
９０ トッププレート
９７ トッププレート昇降機構
９５ 係合凸部材
９７ 係合凹部材
１１０ トッププレート昇降支持部材
１１３ トッププレート側係合部
１５１ 処理液供給ノズル
１５５ ２流体混合ノズル
１７０ アンダープレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理流体を供給して処理する基板処理方法であって，
上面部材を上昇させた状態で，基板をスピンチャックによって保持し，
前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，
前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，
前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理し，
前記基板及びスピンチャックの回転を停止し，
前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，基板処理方法。
【請求項２】
前記基板及びスピンチャックの回転を停止した後，
再び，前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，
前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，
前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させ，
前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理するに際し，
前記上面部材と基板との間において，処理流体供給ノズルを前記基板の少なくとも中心から周縁まで移動させて，回転する基板に対して前記処理流体供給ノズルから処理流体を供給することを特徴とする，請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記処理流体供給ノズルは，処理液にガスを混合して基板に吐出することを特徴とする，請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項１】
基板に処理流体を供給して処理する基板処理方法であって，
上面部材を上昇させた状態で，基板をスピンチャックによって保持し，
前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，
前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，
前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理し，
前記基板及びスピンチャックの回転を停止し，
前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，基板処理方法。
【請求項２】
前記基板及びスピンチャックの回転を停止した後，
再び，前記上面部材を下降させて前記基板の表面に近接させ，前記スピンチャックに係合させた状態にし，前記上面部材と基板との間に形成された隙間に処理流体を供給し，前記基板，スピンチャック及び上面部材を一体的に回転させて基板を処理し，
前記基板，スピンチャック及び上面部材の回転を停止し，
前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させ，
前記スピンチャックの基板に対する保持を解除することを特徴とする，請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記上面部材を上昇させて前記スピンチャックから離脱させた状態で前記基板及びスピンチャックを一体的に回転させて基板を処理するに際し，
前記上面部材と基板との間において，処理流体供給ノズルを前記基板の少なくとも中心から周縁まで移動させて，回転する基板に対して前記処理流体供給ノズルから処理流体を供給することを特徴とする，請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記処理流体供給ノズルは，処理液にガスを混合して基板に吐出することを特徴とする，請求項３に記載の基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−３０６０２９（Ｐ２００７−３０６０２９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０２７３８（Ｐ２００７−２０２７３８）
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【分割の表示】特願２００２−８２７６３（Ｐ２００２−８２７６３）の分割
【原出願日】平成１４年３月２５日（２００２．３．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【分割の表示】特願２００２−８２７６３（Ｐ２００２−８２７６３）の分割
【原出願日】平成１４年３月２５日（２００２．３．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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