基板処理装置
【課題】基板の主面に対向部材を極めて微小な間隔を隔てて対向配置させて基板に処理を施すことができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】遮断板４の対向面には、中央部吐出口１２と多数個の周縁部吐出口１９とが形成されている。遮断板保持体１７は、ボールブッシュ機構２３を介してアーム１０に取り付けられている。そのため、遮断板保持体１７および遮断板４は、アーム１０に対して上下方向に変位可能に保持される。周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出によって、遮断板４に、鉛直上向きの離反方向力が作用し、遮断板４はアーム１０に対して鉛直上向きに相対変位する。遮断板４は、この離反方向力と遮断板４等に働く重力とが釣り合う位置に保持される。
【解決手段】遮断板４の対向面には、中央部吐出口１２と多数個の周縁部吐出口１９とが形成されている。遮断板保持体１７は、ボールブッシュ機構２３を介してアーム１０に取り付けられている。そのため、遮断板保持体１７および遮断板４は、アーム１０に対して上下方向に変位可能に保持される。周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出によって、遮断板４に、鉛直上向きの離反方向力が作用し、遮断板４はアーム１０に対して鉛直上向きに相対変位する。遮断板４は、この離反方向力と遮断板４等に働く重力とが釣り合う位置に保持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、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などの基板に対して処理を施す基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体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等の基板の表面に薬液を供給する処理が行われる。この処理の後には、基板の表面に純水が供給されて、その純水で薬液を洗い流すためのリンス処理が行われる。また、リンス処理後の基板の表面には純水が付着しているので、基板が高速回転されて、その純水を振り切って乾燥させるための乾燥処理が行われる。
【０００３】
リンス処理および乾燥処理時には、基板が水平面内で回転されつつ、その基板の表面（上面）に遮断板が近接して対向配置される。遮断板は、基板の表面に純水を供給するための純水ノズルと、基板の表面に向けて窒素ガスを供給するための窒素ガス供給路とを備えている。遮断板は、対向面を下に向けて、スピンチャックの上方に設けられたアームに取り付けられている。このアームは、ボールねじ機構やサーボモータなどの昇降駆動機構によって昇降されるようになっている。
【０００４】
リンス処理時には、基板の上方に大きく退避していた遮断板が、昇降駆動機構によるアームの下降によって基板の上面に近づけられる。そして、純水ノズルから基板の表面に純水が供給されつつ、窒素ガス供給路を通る窒素ガスが基板に向けて供給され、遮断板と基板の表面上に形成される純水の液膜との間が窒素ガス雰囲気とされる。また、乾燥処理時には、基板を高速回転させつつ、その基板の表面に向けて窒素ガスが供給され、遮断板と基板の表面との間が窒素ガス雰囲気とされる。これにより、基板の乾燥性を向上させるとともに、基板にウォーターマークが発生することを抑制し、さらに、高速回転によって基板の周囲に振り切られた純水が跳ね返って再び基板表面に付着することを抑制している。
【特許文献１】特開平８−３１６１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
対向部材と基板の主面との間隔は、できるだけ微小であることが望ましい。これにより、純水の跳ね返りや雰囲気が基板の主面と対向部材の対向面との間に進入することをより確実に防止することができる。
しかしながら、装置の組み立て精度や部品の加工精度の限界から、対向部材を昇降駆動機構によって昇降させることにより制御可能な間隔（対向部材と基板主面との間隔）には限界値（たとえば０．３ｍｍ）がある。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、基板の主面に対向部材をより近接配置させた状態で基板に処理を施すことができる基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持するための基板保持手段（２）と、前記基板保持手段に保持された基板の主面に対向する対向面（９）を有し、基板の周縁部に向けて気体を吐出するための周縁部吐出口（１９）が前記対向面に形成された対向部材（４）と、前記対向部材を支持するための支持部材（１０）と、前記基板保持手段に保持された基板の主面の法線方向に沿う相対変位が可能な状態で前記対向部材を前記支持部材に保持する保持機構（１６；５１）と、前記周縁部吐出口からの気体の吐出によって、前記基板保持手段に保持された基板の主面から離反する方向の力が前記対向部材に作用するように、前記対向部材に気体を供給する気体供給手段（３２，３３，３４，３５）とを含む、基板処理装置（１；１００；２００）である。
【０００８】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、対向面に形成された周縁部吐出口から、基板の主面の周縁部に向けて気体が吐出される。対向面が基板に近接すると、気体の吐出により、対向部材に基板の主面から離反する方向の力（離反方向力）が作用する。対向部材は、支持部材に基板の主面の法線方向に沿う相対変位が可能に保持されているので、周縁部吐出口からの気体の吐出による離反方向力を受けて、支持部材に対して基板の主面から離反する方向に相対変位しようとする。周縁部吐出口からの気体の吐出によって対向部材に作用する離反方向力は、対向面と基板の主面との間隔が狭くなればなるほど大きくなる。したがって、対向部材を基板の主面に接近する方向の力（接近方向力）が作用する状態とすると、この接近方向力と、前記周縁部吐出口からの気体の吐出による離反方向力とが釣り合う位置に対向部材が保持される。
【０００９】
このため、周縁部吐出口から吐出される気体の流量を適当量に設定することにより、対向面と基板の主面と間に極めて微小間隔の隙間を設けることができる。この間隔は、支持部材、保持機構および対向部材などの部品加工精度や組み立て精度に依存せず、専ら、基板主面および対向面の位置関係ならびに周縁吐出口からの気体吐出流量により定まる。そのため、従来技術では実現できなかった微小な間隔を対向面と基板主面との間に確保することができる。これにより、対向面と基板の主面とを極めて微小な間隔を隔てて対向配置させて基板に処理を施すことができる。したがって、処理液および雰囲気が対向面と基板の主面との間に進入することをより確実に防止することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記保持機構（１６）は、前記基板保持手段に保持された基板の主面に対するあおり方向の変位が可能な状態で前記対向部材を前記支持部材に保持するものである、請求項１記載の基板処理装置である。
この発明によれば、対向部材は基板保持手段に保持された基板の主面に対するあおり方向に変位可能に支持部材に保持されている。周縁部吐出口から気体が吐出されると、基板周縁部の各部と対向部材との間隔に応じて離反方向力が、対向部材の各部に作用する。これにより、対向部材には、対向面が基板の主面と平行となる姿勢に促す力が作用することになる。したがって、対向部材は、基板の主面に対するあおり方向に変位し、対向面が基板の主面と平行となる姿勢に導かれる。これにより、対向部材の対向面と基板の主面との間に均一な隙間を確保することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記保持機構（１６）は、前記支持部材と前記対向部材との間に介装された弾性体（２７；４１）を含む、請求項１または２記載の基板処理装置である。
この発明によれば、弾性体の変形によって、支持部材に対する対向部材の相対変位が許容される。そして、対向部材が支持部材に対して基板の主面から離反する方向に相対変位すると、弾性体が変形する。この弾性体の変形に伴う復元力が、接近方向力となって対向部材に作用するようになる。このようにして、弾性体の使用により、保持機構の構成を簡単にすることができる。
【００１２】
弾性体としては、ゴムやばねを用いることができる。
請求項４記載の発明は、前記周縁部吐出口は、前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に対向する位置に、基板の周縁部に沿って間隔を開けて複数個形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、複数の周縁部吐出口から吐出された気体は、基板の周縁部に供給される。この周縁部吐出口が基板の周縁部に沿って間隔を開けて複数個形成されているので、基板の周方向に関してほぼ均等な離反方向力を対向部材に作用させることができる。これにより、基板に近接して対向配置される対向部材を、基板の主面に平行に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る基板処置装置１の構成を示す図解的な断面図である。
基板処理装置１は、処理液（薬液やＤＩＷ（脱イオン化された純水）その他のリンス液）を用いて、基板の一例である半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面に、処理液による処理を施すための装置である。
【００１４】
基板処理装置１は、ウエハＷをほぼ水平に保持する基板保持手段としてのスピンチャック２と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面（上面）に薬液を供給するための薬液ノズル３と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの上面付近の雰囲気を制御するための遮断板（対向部材）４とを備えている。
スピンチャック２は、鉛直方向に沿って延びたスピン軸５と、スピン軸５の上端にほぼ水平に取り付けられたスピンベース６と、このスピンベース６の上面に立設された複数個の挟持部材７とを備えている。複数個の挟持部材７は、スピン軸５の回転軸線を中心とする円周上にほぼ等間隔で配置されており、ウエハＷの端面を互いに異なる複数の位置で挟持することによって、そのウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができる。
【００１５】
スピン軸５には、モータなどの駆動源を含むチャック回転駆動機構８が結合されている。複数個の挟持部材７によってウエハＷを保持した状態で、チャック回転駆動機構８からスピン軸５に回転力を入力し、スピン軸５をその中心軸線まわりに回転させることにより、そのウエハＷをスピンベース６とともにスピン軸５の中心軸線周りに回転させることができる。
【００１６】
遮断板４は、ウエハＷとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状に形成されている。遮断板４は、スピンチャック２に保持されるウエハＷに対向する平坦面である対向面９を下方に向けて配置されている。遮断板４は、略水平に延びるアーム（支持部材）１０の先端部（遊端部）付近に取り付けられている。
図２は、遮断板４の対向面９を示す底面図である。
【００１７】
遮断板４の対向面９には、その中心にリンス液ノズル１１の先端が開口している。また、そのリンス液ノズル１１の周囲を取り囲むように、円環状の中央部吐出口１２が形成されている。そして、対向面９の周縁部には、ウエハＷの周縁部に対向する位置に、多数個（図２では２４個の場合を図示）の周縁部吐出口１９がほぼ等間隔で配置されている。この多数個の周縁部吐出口１９は、底面視で同径の円形形状を有している。
【００１８】
図１に示すように、アーム１０は、ウエハＷの回転範囲外で、鉛直方向に延びて設けられたアーム支持軸１３によって支持されている。アーム支持軸１３の上端部は、アーム１０の基端部に結合されている。アーム支持軸１３には、サーボボータやボールねじ機構などで構成されるアーム昇降駆動機構１４が結合されている。アーム昇降駆動機構１４により、アーム支持軸１３を昇降させて、このアーム支持軸１３と一体的にアーム１０を昇降させることができる。これにより、遮断板４を、スピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に近接した処理位置（図１で２点鎖線にて図示）とスピンチャック２の上方に大きく退避した退避位置（図１で実線にて図示）との間で昇降させることができる。このように、アーム昇降駆動機構１４は、遮断板４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。
【００１９】
アーム１０は、ケーシング１５を備えている。ケーシング１５によって形成される内部空間には、遮断板４を保持しつつ回転させるための遮断板回転機構（保持機構）１６が配置されている。遮断板回転機構１６は、略円筒形状を有する遮断板保持体１７と、この遮断板保持体１７内に収容されたモータ１８と、鉛直方向に延びて、モータ１８により回転される回転軸２０とを備えている。回転軸２０の下端に遮断板４が取り付けられている。
【００２０】
遮断板保持体１７は、ケーシング１５の下板１５ａの先端部（遊端部）に形成された開口２５から下方に突出している。遮断板保持体１７の上端部には、その下方の部分よりも大径な円筒状に形成されたフランジ２１が形成されている。フランジ２１には、その上下面を貫通する貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２は、対向面９に垂直な直線を中心とする円筒形状を有し、フランジ２１の円周方向に沿って等間隔に１２個（図１では、２個のみ図示）設けられている。
【００２１】
図３は、遮断板保持体１７の貫通孔２２の拡大断面図である。各貫通孔２２内には、円筒形状のボールブッシュ機構２３が内嵌されている。このボールブッシュ機構２３は、その周面が遮断板保持体１７に固定されている。一方、ケーシング１５の下板１５ａ上には、鉛直方向に延びる円柱状の支持棒２４が、貫通孔２２に対向する位置に立設されている。各ボールブッシュ機構２３には、円柱状の支持棒２４が鉛直方向に変位可能に内挿されている。そのため、遮断板保持体１７および遮断板４は、アーム１０に上下方向に相対変位可能に保持される。また、ボールブッシュ機構２３と支持棒２４とは、所定量のガタが存在する状態で係合している。そのため、遮断板保持体１７および遮断板４は、水平面に対し傾斜姿勢をとることが可能になっている。
【００２２】
そして、ボールブッシュ機構２３の下面とケーシング１５の下板１５ａの上面との間では、支持棒２４に弾性体としてのコイルばね２７が巻装されている。
コイルばね２７は、遮断板保持体１７、回転軸２０、モータ１８および遮断板４に働く重力によって圧縮された圧縮状態となっている。遮断板保持体１７および遮断板４が、アーム１０に対して相対的に上昇すると、コイルばね２７が前記圧縮状態から伸張されて、それに伴って遮断板４および遮断板保持体１７に作用するばね力が減少する。その結果、遮断板４および遮断板保持体１７に作用する重力に対する抗力は、コイルばね２７のばね力によって一部が与えられ、不活性ガスの吐出による反力によって残りの部分が与えられるようになる。
【００２３】
回転軸２０は、遮断板保持体１７の上面と下面とを貫通する貫通孔２６内に、この貫通孔２６の内面と非接触状態で挿通されている。この回転軸２０の回転軸線は、スピンチャック２のスピン軸５と共通の軸線である。
この回転軸２０は中空に形成されていて、その内部には、リンス液を吐出するためのリンス液ノズル１１が挿通されている。リンス液ノズル１１は、遮断板４の中心部に開口している。リンス液ノズル１１には、リンス液供給管３０が接続されている。このリンス液供給管３０には、リンス液バルブ３１を介してリンス液供給源からのリンス液が供給されるようになっている。
【００２４】
また、回転軸２０の中空部の内壁面とリンス液ノズル１１の外壁面との間には、窒素ガスなどの不活性ガスが供給される不活性ガス供給路３２が形成されている。この不活性ガス供給路３２は中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９に連通している。不活性ガス供給路３２には、不活性ガスバルブ３３を介して、不活性ガス供給源からの不活性ガスが供給されるようになっている。
【００２５】
なお、図１においては、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９がともに不活性ガス供給路３２に連通することとしたが、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９がそれぞれ別の不活性ガス供給路に連通するように構成してもよい。すなわち、中央部吐出口１２に連通する中央部用不活性ガス供給路と、周縁部吐出口１９に連通する周縁部用不活性ガス供給路とを別々に設けてもよい。この場合、中央部用不活性ガス供給路に接続された不活性ガスバルブと、周縁部用不活性ガス供給路に接続された不活性ガスバルブとを別個に設け、不活性ガス供給源からの不活性ガスがそれぞれ個別に供給されるように制御される。このようにすれば、中央部吐出口１２から供給される不活性ガスと周縁部吐出口１９から供給される不活性ガスとをそれぞれ最適な条件（圧力や流量）で制御することができる。また、中央部吐出口１２から供給される気体と周縁部吐出口１９から供給される気体とを異なるものにすることができ、たとえば、中央部吐出口１２からは不活性ガスが供給され、周縁部吐出口１９からは清浄度の高いクリーンエアが供給されるように構成してもよい。
【００２６】
モータ１８は、回転軸２０を取り囲む円環形状を有している。このモータ１８のロータに回転軸２０の周面の一部が固定されている。このモータ１８の駆動により、回転軸２０は回転される。
遮断板４には、各周縁部吐出口１９に連通する略円柱状の供給路３４が形成されている。各供給路３４は、分岐供給管３５を介して不活性ガス供給路３２に接続されている。このため、不活性ガスバルブ３３が開かれると、不活性ガス供給源からの不活性ガスが不活性ガス供給路３２を通して中央部吐出口１２に供給されるとともに、不活性ガス供給路３２および供給路３４を通して多数の周縁部吐出口１９に供給される。この多数の周縁部吐出口１９が同じ径の円形形状に形成されているため、各周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出流量は互いに等しくなる。
【００２７】
基板処理装置１は、マイクロコンピュータを有する制御部４０が備えられている。この制御部４０には、チャック回転駆動機構８、アーム昇降駆動機構１４、リンス液バルブ３１および不活性ガスバルブ３３などが制御対象として接続されている。
基板処理装置１では、図示しない搬送ロボットにより、ウエハＷがスピンチャック２に受け渡されると、まず、ウエハＷに対し、薬液を用いた薬液処理が施される。具体的には、図示しない搬送ロボットにより、ウエハＷがスピンチャック２に受け渡された後、制御部４０は、チャック回転駆動機構８を制御して、ウエハＷを所定の回転速度で回転させる。この状態で、薬液ノズル３からウエハＷの上面の中心に向けて薬液が供給される。ウエハＷの上面に供給された薬液は、ウエハＷの回転による遠心力によって、ウエハＷの周縁部に向けて移動する。これにより、ウエハＷの上面の全域に薬液がむらなく供給され、ウエハＷの上面に薬液を用いた処理が施される。
【００２８】
薬液処理後のウエハＷには、リンス液を供給して薬液を洗い流すリンス処理、およびスピンチャック２を高速回転させてウエハＷ上の処理液を遠心力によって振り切る乾燥処理（スピンドライ）が施される。このリンス処理および乾燥処理は、遮断板４を、退避位置からスピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に近接する処理位置まで下降させて行われる。
【００２９】
図４は、遮断板４を処理位置まで下降させる動作を示す模式的な断面図である。
制御部４０は、図４（ａ）に示すように、アーム昇降駆動機構１４を制御して、予め定める下降距離だけアーム１０を下降させる。このときのアーム１０の下降距離は、退避位置における遮断板４とウエハＷの上面との間隔よりも微小距離だけ大きい値に設定されている。このアーム１０の下降にともなって、遮断板４が下降される。また、制御部４０は、不活性ガスバルブ３３を開き、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９から不活性ガスを吐出する。このときの各吐出口１２，１９からの不活性ガスの吐出量は、遮断板４の対向面９とウエハＷの上面との間隔Ｓが極微小値となるように予め設定されている。
【００３０】
遮断板４がウエハＷの上面に近接すると、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出によって、遮断板４にはウエハＷから離反する方向である鉛直上向きの力（離反方向力）が作用する。周縁部吐出口１９がウエハＷ周縁部に沿って間隔を開けて複数個形成されているので、この離反方向力は、遮断板４の周方向にほぼ均等に作用する。そのため、遮断板４は、図４（ｂ）に示すように、水平姿勢のままアーム１０に対して鉛直上向きに相対変位する。遮断板４の相対変位によりコイルばね２７が伸張し、遮断板４等に働く重力（遮断板４をウエハＷに近づけようとする接近方向力）に対する抗力は、コイルばね２７だけでなく周縁部吐出部１９等からの不活性ガスの吐出による反力によっても与えられる状態となる。一方、遮断板４に鉛直上向きに作用する離反方向力は、対向面９とウエハＷの上面との間隔Ｓが狭くなればなるほど大きくなる。これは、間隔Ｓが小さいほど、不活性ガスの吐出による反力が大きくなるからである。そして、遮断板４は、離反方向力と接近方向力とが釣り合う位置に保持される。周縁部吐出口１９から吐出される不活性ガスは、対向面９とウエハＷの上面と間に極微小な間隔Ｓを設けることができるような流量に設定されている。これにより、対向面９とウエハＷの上面との間に、極微小な間隔Ｓ（たとえば、０．１ｍｍ程度）を確実に確保でき、このような極微小な間隔Ｓを隔てて対向面９とウエハＷの上面とを対向配置させることができる。
【００３１】
その後、制御部４０は、モータ１８を制御して、遮断板４をウエハＷの回転方向と同方向に回転させる。このとき、図４（ｃ）に示すように、遮断板４とウエハＷの上面との間隔Ｓを微小に保ちつつ遮断板４は回転する。
その後、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出が継続されたまま、制御部４０は、リンス液バルブ３１を制御して、リンス液ノズル１１からリンス液を吐出させる。ウエハＷの上面に供給されたリンス液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの上面を中央から周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷの上面の全域にリンス液が速やかに行き渡り、ウエハＷの上面に付着している薬液がリンス液により洗い流されていく。このとき、中央部吐出口１２から不活性ガスが供給されていることにより、ウエハＷ（ウエハＷの上面を流れるリンス液による液膜）と遮断板４との間を不活性ガスの雰囲気に置換することができ、それらの間へのウエハＷの周囲の雰囲気（リンス液が含まれる雰囲気）の進入を防止することができる。
【００３２】
予め定めるリンス時間が終了すると、制御部４０は、リンス液バルブ３１を閉じて、リンス液ノズル１１からのリンス液の供給を停止する。
その後は、ウエハＷを乾燥させる乾燥処理が行われる。この乾燥処理では、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出が続けられたまま、スピンチャック２によるウエハＷの回転速度がリンス処理時よりも上昇（たとえば、３０００ｒｐｍまで上昇）される。これにより、ウエハＷに付着しているリンス液がウエハＷの高速回転による強い遠心力で振り切られ、ウエハＷが乾燥される。このとき、中央部吐出口１２からの不活性ガスの供給が続けられていることにより、ウエハＷと遮断板４との間に不活性ガスが充満し、それらの間へのウエハＷの周囲の雰囲気の進入を防止することができる。その後、予め定める乾燥時間が終了すると、制御部４０は、チャック回転駆動機構８を制御して、スピンチャック２によるウエハＷの回転を停止させる。また、制御部４０は、アーム昇降駆動機構１４を制御して、遮断板４を処理位置から退避位置まで上昇させる。また、制御部４０は、遮断板４が処理位置から離れた後に、不活性ガスバルブ３３を閉じて、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出を停止する。そして、図示しない搬送ロボットによって、処理済みのウエハＷがスピンチャック２から搬出されていく。
【００３３】
リンス処理中および乾燥処理の期間中には、遮断板４は、当該遮断板４等の自重と不活性ガス吐出による反力との釣り合い位置に保持される。これにより、ウエハＷの上面と遮断板４の対向面９との間隔Ｓが微小値に保持される。間隔Ｓは、アーム昇降駆動機構１４、アーム１０および遮断板４等の部品加工精度や組み立て精度に依存することなく、不活性ガスの吐出による反力によって確保される。したがって、間隔Ｓが微小値である場合でも、ウエハＷと遮断板４とが接触することはない。
【００３４】
図５は、ウエハＷがスピンチャック２に、上面が水平面に対して傾斜しつつ保持されている場合に、遮断板４を処理位置まで下降させる動作を説明するための模式的な断面図である。なお、この図５においては、スピンチャック２上においてウエハＷが傾いて保持されている場合を例示しているが、スピンチャック２自身が傾いて設置されている場合や、遮断板４を保持するアーム１０が傾いて設置されている場合もあり、このような場合にも本発明を適用することができる。
【００３５】
制御部４０は、アーム昇降駆動機構１４を制御して、予め定める下降距離だけアーム１０を下降させる（図５（ａ）参照）。このアーム１０の下降にともない、遮断板４が下降される。また、制御部４０は、不活性ガスバルブ３３を開き、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９から不活性ガスを吐出する。
ボールブッシュ機構２３と支持棒２４とが所定量のガタが存在する状態で係合しているため、遮断板保持体１７および遮断板４は、水平面に対し傾斜姿勢をとることが可能になっている。言い換えれば、遮断板４はスピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に対するあおり方向Ｘ１に変位可能にされている。
【００３６】
遮断板４がウエハＷの上面に近接すると、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出によって、遮断板４に鉛直上向きの離反方向力が作用する。この離反方向力は不活性ガスの吐出によってウエハＷから受ける反力であり、ウエハＷと対向面９との距離が短いほど大きい。このため、遮断板４には対向面９がウエハＷの上面と平行となる姿勢に促す力が作用する。その結果、図５（ｂ）に示すように、遮断板４はウエハＷの上面に対するあおり方向Ｘ１に変位して、その対向面９がウエハＷの上面と平行となる姿勢に導かれる。
【００３７】
以上により、この実施形態によれば、対向面９に形成された周縁部吐出口１９から、ウエハＷの上面の周縁部に向けて不活性ガスが吐出される。この不活性ガスの吐出によって、遮断板４に、鉛直上向きの離反方向力が作用する。遮断板４は、上下方向に相対変位が可能にアーム１０に保持されているため、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出による力を受けて、アーム１０に対して鉛直上向きに相対変位し、遮断板４等に働く重力（接近方向力）と釣り合う。遮断板４に作用する鉛直上向きの離反方向力は、対向面９とウエハＷの上面との間隔が狭くなればなるほど大きくなる。このため、対向面９とウエハＷの上面と間に極めて微小な間隔Ｓを確保することができる。これにより、対向面９とウエハＷの上面とを極微小な間隔Ｓを隔てて対向配置させた状態でウエハＷに処理を施すことができる。したがって、処理液および雰囲気が遮断板４の対向面９とウエハＷの上面との間に進入することをより確実に防止することができる。
【００３８】
また、遮断板４はスピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に対するあおり方向Ｘ１に変位可能にアーム１０に保持されている。周縁部吐出口１９から不活性ガスが吐出され、そのときのウエハＷから受ける反力が鉛直上向きの離反方向力として遮断板４に作用する。これにより、遮断板４の各部は、当該遮断板４等に働く重力と不活性ガスの吐出による反力（離反方向力）とが釣り合う位置に導かれる。こうして、遮断板４には、対向面９がウエハＷの上面と平行となる姿勢に促す力が作用することになる。したがって、遮断板４がウエハＷの上面に対するあおり方向Ｘ１に変位し、対向面９がウエハＷの上面と平行となる姿勢に自律する。これにより、遮断板４の対向面９を、スピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に平行にすることができ、ウエハＷの全域において、対向面９とウエハＷの上面との間に均一な間隔Ｓを確保することができる。
【００３９】
図６は、この発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置１００の構成を示す図解的な断面図である。この図６において、前述の図１〜図５の実施形態（第１の実施形態）に示された各部に対応する部分には、図１〜図５の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この第２の実施形態では、遮断板保持体１７は、複数個の（たとえば１２個（図６では２個のみ図示））のゴム部材（弾性体）４１によって弾性的に支持されている。具体的には、複数のゴム部材４１は、ケーシング１５の上板１５ｂから延出したＬ字状の取付けブラケット４２の下面に、図示を省略するボルトによって止定されている。このゴム部材４１の下面に、遮断板保持体１７のフランジ２１の上面が固定されている。ゴム部材４１は、フランジ２１の周縁部に沿って等間隔に配置されている。各ゴム部材４１は、直方体形状を有しており、その材質は、たとえばフッ素ゴムである。
【００４０】
ゴム部材４１は鉛直方向および水平方向への伸縮が可能である。そのため、遮断板４は、アーム１０に対する上下方向の相対変位が可能であり、また、あおり方向Ｘ１への変位が可能にされている。
図７は、この発明のさらに他の実施形態（第３の実施形態）に係る基板処理装置２００の構成を示す図解的な断面図である。この図７において、前述の図１〜図５の実施形態（第１の実施形態）に示された各部に対応する部分には、図１〜図５の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
【００４１】
図７の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、回転軸５０をアーム１０に対し上下方向に相対変位可能にさせていない点である。
遮断板４を保持しつつ回転させるための遮断板回転機構（保持機構）５１は、鉛直方向に延びる円柱状の回転軸５０と、回転軸５０の周囲を取り囲む円筒５２と、この円筒５２に内嵌された円筒状のボールスプライン機構５３とを備えている。円筒５２は、ケーシング１５の下板１５ａの先端部（遊端部）に形成された開口２５から下方に突出している。
【００４２】
回転軸５０の周面には、円筒５２の内周面に対向する位置に、その軸線方向に沿う溝５４が周方向に間隔を開けて形成されている。回転軸５０は、ボールスプライン機構５３に内挿されており、この内挿状態で、溝５４にボールスプライン機構５３のボールが嵌合している。したがって、ボールスプライン機構５３が回転軸５０に対して上下方向に移動可能であり、円筒５２および遮断板４は、回転軸５０に上下方向に相対変位可能に保持されている。また、ボールスプライン機構５３と回転軸５０とは、所定量のガタが存在する状態で係合している。回転軸５０の周面には、上端部に、プーリ５５が相対回転不能に外嵌されている。回転軸５０の下端部は、その下方の部分よりも大径な円筒状に形成されて、円筒５２の回転軸５０からの脱落を防止する抜け止め部５６が設けられている。
【００４３】
ケーシング１５内にはモータ５７が固定されている。このモータ５７からは、出力軸５８が鉛直下方に向けて延びていて、このモータ５７の出力軸５８にプーリ５９が固定されている。プーリ５９およびプーリ５５の周面には、ベルト６０が共通に巻回されている。これにより、モータ５７が駆動されると、モータ５７からの回転力が、プーリ５９およびベルト６０を介して、プーリ５５に伝達される。その結果、回転軸５０が回転し、回転軸５０に取り付けられている遮断板４が回転する。
【００４４】
この第３の実施形態によれば、遮断板４がウエハＷの上面に近接すると、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出によって、遮断板４に鉛直上向きの力が作用する。上下方向に相対変位が可能にアーム１０に保持された遮断板４は、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出による鉛直上方への反力である離反方向力を受けて、アーム１０に対して鉛直上向きに相対変位する。すなわち、円筒５２が抜け止め部５６によって支持されていた状態から、この円筒５２および遮断板４に働く重力（接近方向力）に対する抗力が前記離反方向力によって与えられる状態となる。これにより、遮断板４は、この双方の力が釣り合う位置に保持される。こうして、対向面９とウエハＷの上面との間に極微小な間隔Ｓを確保した状態で、ウエハＷに処理を施すことができる。
【００４５】
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。
前述の各実施形態では、遮断板４のウエハＷへの近接時には、ウエハＷを回転させるとして説明したが、非回転状態のウエハＷに対して遮断板４を近接させる構成であってもよい。
【００４６】
また、前述の各実施形態では、回転軸２０，５０を中心として回転する遮断板４を例にとって説明したが、遮断板４を非回転とする構成であってもよい。とくに、遮断板４とウエハＷとの間隔Ｓを極めて狭くすることができるために、リンス処理時や乾燥処理時に遮断板４を回転させなくても、遮断板４とウエハＷとの隙間への処理液および雰囲気の進入を防止することができる。
【００４７】
また、第２の実施形態では、遮断板保持体１７の上面にゴム部材４１を配置し、このゴム部材４１を介して遮断板保持体１７を上方から支持する構成について説明したが、遮断板保持体１７の下面にゴム部材４１を配置し、遮断板保持体１７を下方から支持する構成としてもよい。
また、第３の実施形態では、ボールスプライン機構５３に代えて、ボールブッシュ機構を採用することもできる。
【００４８】
また、遮断板４の対向面９に、周縁部吐出口１９および中央部吐出口１２以外の吐出口を設けてもよいし、中央部吐出口１２を省略してもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る基板処置装置の構成を示す図解的な断面図である。
【図２】遮断板の対向面を示す底面図である。
【図３】遮断板保持体の貫通孔の拡大断面図である。
【図４】遮断板を処理位置まで下降させる動作を示す模式的な断面図である。
【図５】ウエハがスピンチャックに、上面が水平面に対して傾斜しつつ保持されている場合の模式的な断面図である。
【図６】この発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置の構成を示す図解的な断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態（第３の実施形態）に係る基板処理装置の構成を示す図解的な断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１００，２００ 基板処理装置
２ スピンチャック（基板保持手段）
４ 遮断板（対向部材）
９ 対向面
１０ アーム（支持部材）
１１ リンス液ノズル
１２ 中央部吐出口
１６，５１ 遮断板回転機構（保持機構）
１７ 遮断板保持体
１８ モータ
１９ 周縁部吐出口
２０ 回転軸
２３ ボールブッシュ機構
２４ 支持棒
２７ コイルばね（弾性体）
３２ 不活性ガス供給路（気体供給手段）
３３ 不活性ガスバルブ（気体供給手段）
３４ 供給路（気体供給手段）
３５ 分岐供給管（気体供給手段）
４１ ゴム部材（弾性体）
Ｓ 間隔
Ｘ１ あおり方向
Ｗ ウエハ（基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、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などの基板に対して処理を施す基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体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等の基板の表面に薬液を供給する処理が行われる。この処理の後には、基板の表面に純水が供給されて、その純水で薬液を洗い流すためのリンス処理が行われる。また、リンス処理後の基板の表面には純水が付着しているので、基板が高速回転されて、その純水を振り切って乾燥させるための乾燥処理が行われる。
【０００３】
リンス処理および乾燥処理時には、基板が水平面内で回転されつつ、その基板の表面（上面）に遮断板が近接して対向配置される。遮断板は、基板の表面に純水を供給するための純水ノズルと、基板の表面に向けて窒素ガスを供給するための窒素ガス供給路とを備えている。遮断板は、対向面を下に向けて、スピンチャックの上方に設けられたアームに取り付けられている。このアームは、ボールねじ機構やサーボモータなどの昇降駆動機構によって昇降されるようになっている。
【０００４】
リンス処理時には、基板の上方に大きく退避していた遮断板が、昇降駆動機構によるアームの下降によって基板の上面に近づけられる。そして、純水ノズルから基板の表面に純水が供給されつつ、窒素ガス供給路を通る窒素ガスが基板に向けて供給され、遮断板と基板の表面上に形成される純水の液膜との間が窒素ガス雰囲気とされる。また、乾燥処理時には、基板を高速回転させつつ、その基板の表面に向けて窒素ガスが供給され、遮断板と基板の表面との間が窒素ガス雰囲気とされる。これにより、基板の乾燥性を向上させるとともに、基板にウォーターマークが発生することを抑制し、さらに、高速回転によって基板の周囲に振り切られた純水が跳ね返って再び基板表面に付着することを抑制している。
【特許文献１】特開平８−３１６１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
対向部材と基板の主面との間隔は、できるだけ微小であることが望ましい。これにより、純水の跳ね返りや雰囲気が基板の主面と対向部材の対向面との間に進入することをより確実に防止することができる。
しかしながら、装置の組み立て精度や部品の加工精度の限界から、対向部材を昇降駆動機構によって昇降させることにより制御可能な間隔（対向部材と基板主面との間隔）には限界値（たとえば０．３ｍｍ）がある。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、基板の主面に対向部材をより近接配置させた状態で基板に処理を施すことができる基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持するための基板保持手段（２）と、前記基板保持手段に保持された基板の主面に対向する対向面（９）を有し、基板の周縁部に向けて気体を吐出するための周縁部吐出口（１９）が前記対向面に形成された対向部材（４）と、前記対向部材を支持するための支持部材（１０）と、前記基板保持手段に保持された基板の主面の法線方向に沿う相対変位が可能な状態で前記対向部材を前記支持部材に保持する保持機構（１６；５１）と、前記周縁部吐出口からの気体の吐出によって、前記基板保持手段に保持された基板の主面から離反する方向の力が前記対向部材に作用するように、前記対向部材に気体を供給する気体供給手段（３２，３３，３４，３５）とを含む、基板処理装置（１；１００；２００）である。
【０００８】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、対向面に形成された周縁部吐出口から、基板の主面の周縁部に向けて気体が吐出される。対向面が基板に近接すると、気体の吐出により、対向部材に基板の主面から離反する方向の力（離反方向力）が作用する。対向部材は、支持部材に基板の主面の法線方向に沿う相対変位が可能に保持されているので、周縁部吐出口からの気体の吐出による離反方向力を受けて、支持部材に対して基板の主面から離反する方向に相対変位しようとする。周縁部吐出口からの気体の吐出によって対向部材に作用する離反方向力は、対向面と基板の主面との間隔が狭くなればなるほど大きくなる。したがって、対向部材を基板の主面に接近する方向の力（接近方向力）が作用する状態とすると、この接近方向力と、前記周縁部吐出口からの気体の吐出による離反方向力とが釣り合う位置に対向部材が保持される。
【０００９】
このため、周縁部吐出口から吐出される気体の流量を適当量に設定することにより、対向面と基板の主面と間に極めて微小間隔の隙間を設けることができる。この間隔は、支持部材、保持機構および対向部材などの部品加工精度や組み立て精度に依存せず、専ら、基板主面および対向面の位置関係ならびに周縁吐出口からの気体吐出流量により定まる。そのため、従来技術では実現できなかった微小な間隔を対向面と基板主面との間に確保することができる。これにより、対向面と基板の主面とを極めて微小な間隔を隔てて対向配置させて基板に処理を施すことができる。したがって、処理液および雰囲気が対向面と基板の主面との間に進入することをより確実に防止することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記保持機構（１６）は、前記基板保持手段に保持された基板の主面に対するあおり方向の変位が可能な状態で前記対向部材を前記支持部材に保持するものである、請求項１記載の基板処理装置である。
この発明によれば、対向部材は基板保持手段に保持された基板の主面に対するあおり方向に変位可能に支持部材に保持されている。周縁部吐出口から気体が吐出されると、基板周縁部の各部と対向部材との間隔に応じて離反方向力が、対向部材の各部に作用する。これにより、対向部材には、対向面が基板の主面と平行となる姿勢に促す力が作用することになる。したがって、対向部材は、基板の主面に対するあおり方向に変位し、対向面が基板の主面と平行となる姿勢に導かれる。これにより、対向部材の対向面と基板の主面との間に均一な隙間を確保することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記保持機構（１６）は、前記支持部材と前記対向部材との間に介装された弾性体（２７；４１）を含む、請求項１または２記載の基板処理装置である。
この発明によれば、弾性体の変形によって、支持部材に対する対向部材の相対変位が許容される。そして、対向部材が支持部材に対して基板の主面から離反する方向に相対変位すると、弾性体が変形する。この弾性体の変形に伴う復元力が、接近方向力となって対向部材に作用するようになる。このようにして、弾性体の使用により、保持機構の構成を簡単にすることができる。
【００１２】
弾性体としては、ゴムやばねを用いることができる。
請求項４記載の発明は、前記周縁部吐出口は、前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に対向する位置に、基板の周縁部に沿って間隔を開けて複数個形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この発明によれば、複数の周縁部吐出口から吐出された気体は、基板の周縁部に供給される。この周縁部吐出口が基板の周縁部に沿って間隔を開けて複数個形成されているので、基板の周方向に関してほぼ均等な離反方向力を対向部材に作用させることができる。これにより、基板に近接して対向配置される対向部材を、基板の主面に平行に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る基板処置装置１の構成を示す図解的な断面図である。
基板処理装置１は、処理液（薬液やＤＩＷ（脱イオン化された純水）その他のリンス液）を用いて、基板の一例である半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面に、処理液による処理を施すための装置である。
【００１４】
基板処理装置１は、ウエハＷをほぼ水平に保持する基板保持手段としてのスピンチャック２と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面（上面）に薬液を供給するための薬液ノズル３と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの上面付近の雰囲気を制御するための遮断板（対向部材）４とを備えている。
スピンチャック２は、鉛直方向に沿って延びたスピン軸５と、スピン軸５の上端にほぼ水平に取り付けられたスピンベース６と、このスピンベース６の上面に立設された複数個の挟持部材７とを備えている。複数個の挟持部材７は、スピン軸５の回転軸線を中心とする円周上にほぼ等間隔で配置されており、ウエハＷの端面を互いに異なる複数の位置で挟持することによって、そのウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができる。
【００１５】
スピン軸５には、モータなどの駆動源を含むチャック回転駆動機構８が結合されている。複数個の挟持部材７によってウエハＷを保持した状態で、チャック回転駆動機構８からスピン軸５に回転力を入力し、スピン軸５をその中心軸線まわりに回転させることにより、そのウエハＷをスピンベース６とともにスピン軸５の中心軸線周りに回転させることができる。
【００１６】
遮断板４は、ウエハＷとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状に形成されている。遮断板４は、スピンチャック２に保持されるウエハＷに対向する平坦面である対向面９を下方に向けて配置されている。遮断板４は、略水平に延びるアーム（支持部材）１０の先端部（遊端部）付近に取り付けられている。
図２は、遮断板４の対向面９を示す底面図である。
【００１７】
遮断板４の対向面９には、その中心にリンス液ノズル１１の先端が開口している。また、そのリンス液ノズル１１の周囲を取り囲むように、円環状の中央部吐出口１２が形成されている。そして、対向面９の周縁部には、ウエハＷの周縁部に対向する位置に、多数個（図２では２４個の場合を図示）の周縁部吐出口１９がほぼ等間隔で配置されている。この多数個の周縁部吐出口１９は、底面視で同径の円形形状を有している。
【００１８】
図１に示すように、アーム１０は、ウエハＷの回転範囲外で、鉛直方向に延びて設けられたアーム支持軸１３によって支持されている。アーム支持軸１３の上端部は、アーム１０の基端部に結合されている。アーム支持軸１３には、サーボボータやボールねじ機構などで構成されるアーム昇降駆動機構１４が結合されている。アーム昇降駆動機構１４により、アーム支持軸１３を昇降させて、このアーム支持軸１３と一体的にアーム１０を昇降させることができる。これにより、遮断板４を、スピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に近接した処理位置（図１で２点鎖線にて図示）とスピンチャック２の上方に大きく退避した退避位置（図１で実線にて図示）との間で昇降させることができる。このように、アーム昇降駆動機構１４は、遮断板４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。
【００１９】
アーム１０は、ケーシング１５を備えている。ケーシング１５によって形成される内部空間には、遮断板４を保持しつつ回転させるための遮断板回転機構（保持機構）１６が配置されている。遮断板回転機構１６は、略円筒形状を有する遮断板保持体１７と、この遮断板保持体１７内に収容されたモータ１８と、鉛直方向に延びて、モータ１８により回転される回転軸２０とを備えている。回転軸２０の下端に遮断板４が取り付けられている。
【００２０】
遮断板保持体１７は、ケーシング１５の下板１５ａの先端部（遊端部）に形成された開口２５から下方に突出している。遮断板保持体１７の上端部には、その下方の部分よりも大径な円筒状に形成されたフランジ２１が形成されている。フランジ２１には、その上下面を貫通する貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２は、対向面９に垂直な直線を中心とする円筒形状を有し、フランジ２１の円周方向に沿って等間隔に１２個（図１では、２個のみ図示）設けられている。
【００２１】
図３は、遮断板保持体１７の貫通孔２２の拡大断面図である。各貫通孔２２内には、円筒形状のボールブッシュ機構２３が内嵌されている。このボールブッシュ機構２３は、その周面が遮断板保持体１７に固定されている。一方、ケーシング１５の下板１５ａ上には、鉛直方向に延びる円柱状の支持棒２４が、貫通孔２２に対向する位置に立設されている。各ボールブッシュ機構２３には、円柱状の支持棒２４が鉛直方向に変位可能に内挿されている。そのため、遮断板保持体１７および遮断板４は、アーム１０に上下方向に相対変位可能に保持される。また、ボールブッシュ機構２３と支持棒２４とは、所定量のガタが存在する状態で係合している。そのため、遮断板保持体１７および遮断板４は、水平面に対し傾斜姿勢をとることが可能になっている。
【００２２】
そして、ボールブッシュ機構２３の下面とケーシング１５の下板１５ａの上面との間では、支持棒２４に弾性体としてのコイルばね２７が巻装されている。
コイルばね２７は、遮断板保持体１７、回転軸２０、モータ１８および遮断板４に働く重力によって圧縮された圧縮状態となっている。遮断板保持体１７および遮断板４が、アーム１０に対して相対的に上昇すると、コイルばね２７が前記圧縮状態から伸張されて、それに伴って遮断板４および遮断板保持体１７に作用するばね力が減少する。その結果、遮断板４および遮断板保持体１７に作用する重力に対する抗力は、コイルばね２７のばね力によって一部が与えられ、不活性ガスの吐出による反力によって残りの部分が与えられるようになる。
【００２３】
回転軸２０は、遮断板保持体１７の上面と下面とを貫通する貫通孔２６内に、この貫通孔２６の内面と非接触状態で挿通されている。この回転軸２０の回転軸線は、スピンチャック２のスピン軸５と共通の軸線である。
この回転軸２０は中空に形成されていて、その内部には、リンス液を吐出するためのリンス液ノズル１１が挿通されている。リンス液ノズル１１は、遮断板４の中心部に開口している。リンス液ノズル１１には、リンス液供給管３０が接続されている。このリンス液供給管３０には、リンス液バルブ３１を介してリンス液供給源からのリンス液が供給されるようになっている。
【００２４】
また、回転軸２０の中空部の内壁面とリンス液ノズル１１の外壁面との間には、窒素ガスなどの不活性ガスが供給される不活性ガス供給路３２が形成されている。この不活性ガス供給路３２は中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９に連通している。不活性ガス供給路３２には、不活性ガスバルブ３３を介して、不活性ガス供給源からの不活性ガスが供給されるようになっている。
【００２５】
なお、図１においては、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９がともに不活性ガス供給路３２に連通することとしたが、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９がそれぞれ別の不活性ガス供給路に連通するように構成してもよい。すなわち、中央部吐出口１２に連通する中央部用不活性ガス供給路と、周縁部吐出口１９に連通する周縁部用不活性ガス供給路とを別々に設けてもよい。この場合、中央部用不活性ガス供給路に接続された不活性ガスバルブと、周縁部用不活性ガス供給路に接続された不活性ガスバルブとを別個に設け、不活性ガス供給源からの不活性ガスがそれぞれ個別に供給されるように制御される。このようにすれば、中央部吐出口１２から供給される不活性ガスと周縁部吐出口１９から供給される不活性ガスとをそれぞれ最適な条件（圧力や流量）で制御することができる。また、中央部吐出口１２から供給される気体と周縁部吐出口１９から供給される気体とを異なるものにすることができ、たとえば、中央部吐出口１２からは不活性ガスが供給され、周縁部吐出口１９からは清浄度の高いクリーンエアが供給されるように構成してもよい。
【００２６】
モータ１８は、回転軸２０を取り囲む円環形状を有している。このモータ１８のロータに回転軸２０の周面の一部が固定されている。このモータ１８の駆動により、回転軸２０は回転される。
遮断板４には、各周縁部吐出口１９に連通する略円柱状の供給路３４が形成されている。各供給路３４は、分岐供給管３５を介して不活性ガス供給路３２に接続されている。このため、不活性ガスバルブ３３が開かれると、不活性ガス供給源からの不活性ガスが不活性ガス供給路３２を通して中央部吐出口１２に供給されるとともに、不活性ガス供給路３２および供給路３４を通して多数の周縁部吐出口１９に供給される。この多数の周縁部吐出口１９が同じ径の円形形状に形成されているため、各周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出流量は互いに等しくなる。
【００２７】
基板処理装置１は、マイクロコンピュータを有する制御部４０が備えられている。この制御部４０には、チャック回転駆動機構８、アーム昇降駆動機構１４、リンス液バルブ３１および不活性ガスバルブ３３などが制御対象として接続されている。
基板処理装置１では、図示しない搬送ロボットにより、ウエハＷがスピンチャック２に受け渡されると、まず、ウエハＷに対し、薬液を用いた薬液処理が施される。具体的には、図示しない搬送ロボットにより、ウエハＷがスピンチャック２に受け渡された後、制御部４０は、チャック回転駆動機構８を制御して、ウエハＷを所定の回転速度で回転させる。この状態で、薬液ノズル３からウエハＷの上面の中心に向けて薬液が供給される。ウエハＷの上面に供給された薬液は、ウエハＷの回転による遠心力によって、ウエハＷの周縁部に向けて移動する。これにより、ウエハＷの上面の全域に薬液がむらなく供給され、ウエハＷの上面に薬液を用いた処理が施される。
【００２８】
薬液処理後のウエハＷには、リンス液を供給して薬液を洗い流すリンス処理、およびスピンチャック２を高速回転させてウエハＷ上の処理液を遠心力によって振り切る乾燥処理（スピンドライ）が施される。このリンス処理および乾燥処理は、遮断板４を、退避位置からスピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に近接する処理位置まで下降させて行われる。
【００２９】
図４は、遮断板４を処理位置まで下降させる動作を示す模式的な断面図である。
制御部４０は、図４（ａ）に示すように、アーム昇降駆動機構１４を制御して、予め定める下降距離だけアーム１０を下降させる。このときのアーム１０の下降距離は、退避位置における遮断板４とウエハＷの上面との間隔よりも微小距離だけ大きい値に設定されている。このアーム１０の下降にともなって、遮断板４が下降される。また、制御部４０は、不活性ガスバルブ３３を開き、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９から不活性ガスを吐出する。このときの各吐出口１２，１９からの不活性ガスの吐出量は、遮断板４の対向面９とウエハＷの上面との間隔Ｓが極微小値となるように予め設定されている。
【００３０】
遮断板４がウエハＷの上面に近接すると、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出によって、遮断板４にはウエハＷから離反する方向である鉛直上向きの力（離反方向力）が作用する。周縁部吐出口１９がウエハＷ周縁部に沿って間隔を開けて複数個形成されているので、この離反方向力は、遮断板４の周方向にほぼ均等に作用する。そのため、遮断板４は、図４（ｂ）に示すように、水平姿勢のままアーム１０に対して鉛直上向きに相対変位する。遮断板４の相対変位によりコイルばね２７が伸張し、遮断板４等に働く重力（遮断板４をウエハＷに近づけようとする接近方向力）に対する抗力は、コイルばね２７だけでなく周縁部吐出部１９等からの不活性ガスの吐出による反力によっても与えられる状態となる。一方、遮断板４に鉛直上向きに作用する離反方向力は、対向面９とウエハＷの上面との間隔Ｓが狭くなればなるほど大きくなる。これは、間隔Ｓが小さいほど、不活性ガスの吐出による反力が大きくなるからである。そして、遮断板４は、離反方向力と接近方向力とが釣り合う位置に保持される。周縁部吐出口１９から吐出される不活性ガスは、対向面９とウエハＷの上面と間に極微小な間隔Ｓを設けることができるような流量に設定されている。これにより、対向面９とウエハＷの上面との間に、極微小な間隔Ｓ（たとえば、０．１ｍｍ程度）を確実に確保でき、このような極微小な間隔Ｓを隔てて対向面９とウエハＷの上面とを対向配置させることができる。
【００３１】
その後、制御部４０は、モータ１８を制御して、遮断板４をウエハＷの回転方向と同方向に回転させる。このとき、図４（ｃ）に示すように、遮断板４とウエハＷの上面との間隔Ｓを微小に保ちつつ遮断板４は回転する。
その後、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出が継続されたまま、制御部４０は、リンス液バルブ３１を制御して、リンス液ノズル１１からリンス液を吐出させる。ウエハＷの上面に供給されたリンス液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの上面を中央から周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷの上面の全域にリンス液が速やかに行き渡り、ウエハＷの上面に付着している薬液がリンス液により洗い流されていく。このとき、中央部吐出口１２から不活性ガスが供給されていることにより、ウエハＷ（ウエハＷの上面を流れるリンス液による液膜）と遮断板４との間を不活性ガスの雰囲気に置換することができ、それらの間へのウエハＷの周囲の雰囲気（リンス液が含まれる雰囲気）の進入を防止することができる。
【００３２】
予め定めるリンス時間が終了すると、制御部４０は、リンス液バルブ３１を閉じて、リンス液ノズル１１からのリンス液の供給を停止する。
その後は、ウエハＷを乾燥させる乾燥処理が行われる。この乾燥処理では、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出が続けられたまま、スピンチャック２によるウエハＷの回転速度がリンス処理時よりも上昇（たとえば、３０００ｒｐｍまで上昇）される。これにより、ウエハＷに付着しているリンス液がウエハＷの高速回転による強い遠心力で振り切られ、ウエハＷが乾燥される。このとき、中央部吐出口１２からの不活性ガスの供給が続けられていることにより、ウエハＷと遮断板４との間に不活性ガスが充満し、それらの間へのウエハＷの周囲の雰囲気の進入を防止することができる。その後、予め定める乾燥時間が終了すると、制御部４０は、チャック回転駆動機構８を制御して、スピンチャック２によるウエハＷの回転を停止させる。また、制御部４０は、アーム昇降駆動機構１４を制御して、遮断板４を処理位置から退避位置まで上昇させる。また、制御部４０は、遮断板４が処理位置から離れた後に、不活性ガスバルブ３３を閉じて、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出を停止する。そして、図示しない搬送ロボットによって、処理済みのウエハＷがスピンチャック２から搬出されていく。
【００３３】
リンス処理中および乾燥処理の期間中には、遮断板４は、当該遮断板４等の自重と不活性ガス吐出による反力との釣り合い位置に保持される。これにより、ウエハＷの上面と遮断板４の対向面９との間隔Ｓが微小値に保持される。間隔Ｓは、アーム昇降駆動機構１４、アーム１０および遮断板４等の部品加工精度や組み立て精度に依存することなく、不活性ガスの吐出による反力によって確保される。したがって、間隔Ｓが微小値である場合でも、ウエハＷと遮断板４とが接触することはない。
【００３４】
図５は、ウエハＷがスピンチャック２に、上面が水平面に対して傾斜しつつ保持されている場合に、遮断板４を処理位置まで下降させる動作を説明するための模式的な断面図である。なお、この図５においては、スピンチャック２上においてウエハＷが傾いて保持されている場合を例示しているが、スピンチャック２自身が傾いて設置されている場合や、遮断板４を保持するアーム１０が傾いて設置されている場合もあり、このような場合にも本発明を適用することができる。
【００３５】
制御部４０は、アーム昇降駆動機構１４を制御して、予め定める下降距離だけアーム１０を下降させる（図５（ａ）参照）。このアーム１０の下降にともない、遮断板４が下降される。また、制御部４０は、不活性ガスバルブ３３を開き、中央部吐出口１２および周縁部吐出口１９から不活性ガスを吐出する。
ボールブッシュ機構２３と支持棒２４とが所定量のガタが存在する状態で係合しているため、遮断板保持体１７および遮断板４は、水平面に対し傾斜姿勢をとることが可能になっている。言い換えれば、遮断板４はスピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に対するあおり方向Ｘ１に変位可能にされている。
【００３６】
遮断板４がウエハＷの上面に近接すると、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出によって、遮断板４に鉛直上向きの離反方向力が作用する。この離反方向力は不活性ガスの吐出によってウエハＷから受ける反力であり、ウエハＷと対向面９との距離が短いほど大きい。このため、遮断板４には対向面９がウエハＷの上面と平行となる姿勢に促す力が作用する。その結果、図５（ｂ）に示すように、遮断板４はウエハＷの上面に対するあおり方向Ｘ１に変位して、その対向面９がウエハＷの上面と平行となる姿勢に導かれる。
【００３７】
以上により、この実施形態によれば、対向面９に形成された周縁部吐出口１９から、ウエハＷの上面の周縁部に向けて不活性ガスが吐出される。この不活性ガスの吐出によって、遮断板４に、鉛直上向きの離反方向力が作用する。遮断板４は、上下方向に相対変位が可能にアーム１０に保持されているため、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出による力を受けて、アーム１０に対して鉛直上向きに相対変位し、遮断板４等に働く重力（接近方向力）と釣り合う。遮断板４に作用する鉛直上向きの離反方向力は、対向面９とウエハＷの上面との間隔が狭くなればなるほど大きくなる。このため、対向面９とウエハＷの上面と間に極めて微小な間隔Ｓを確保することができる。これにより、対向面９とウエハＷの上面とを極微小な間隔Ｓを隔てて対向配置させた状態でウエハＷに処理を施すことができる。したがって、処理液および雰囲気が遮断板４の対向面９とウエハＷの上面との間に進入することをより確実に防止することができる。
【００３８】
また、遮断板４はスピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に対するあおり方向Ｘ１に変位可能にアーム１０に保持されている。周縁部吐出口１９から不活性ガスが吐出され、そのときのウエハＷから受ける反力が鉛直上向きの離反方向力として遮断板４に作用する。これにより、遮断板４の各部は、当該遮断板４等に働く重力と不活性ガスの吐出による反力（離反方向力）とが釣り合う位置に導かれる。こうして、遮断板４には、対向面９がウエハＷの上面と平行となる姿勢に促す力が作用することになる。したがって、遮断板４がウエハＷの上面に対するあおり方向Ｘ１に変位し、対向面９がウエハＷの上面と平行となる姿勢に自律する。これにより、遮断板４の対向面９を、スピンチャック２に保持されたウエハＷの上面に平行にすることができ、ウエハＷの全域において、対向面９とウエハＷの上面との間に均一な間隔Ｓを確保することができる。
【００３９】
図６は、この発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置１００の構成を示す図解的な断面図である。この図６において、前述の図１〜図５の実施形態（第１の実施形態）に示された各部に対応する部分には、図１〜図５の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この第２の実施形態では、遮断板保持体１７は、複数個の（たとえば１２個（図６では２個のみ図示））のゴム部材（弾性体）４１によって弾性的に支持されている。具体的には、複数のゴム部材４１は、ケーシング１５の上板１５ｂから延出したＬ字状の取付けブラケット４２の下面に、図示を省略するボルトによって止定されている。このゴム部材４１の下面に、遮断板保持体１７のフランジ２１の上面が固定されている。ゴム部材４１は、フランジ２１の周縁部に沿って等間隔に配置されている。各ゴム部材４１は、直方体形状を有しており、その材質は、たとえばフッ素ゴムである。
【００４０】
ゴム部材４１は鉛直方向および水平方向への伸縮が可能である。そのため、遮断板４は、アーム１０に対する上下方向の相対変位が可能であり、また、あおり方向Ｘ１への変位が可能にされている。
図７は、この発明のさらに他の実施形態（第３の実施形態）に係る基板処理装置２００の構成を示す図解的な断面図である。この図７において、前述の図１〜図５の実施形態（第１の実施形態）に示された各部に対応する部分には、図１〜図５の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
【００４１】
図７の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、回転軸５０をアーム１０に対し上下方向に相対変位可能にさせていない点である。
遮断板４を保持しつつ回転させるための遮断板回転機構（保持機構）５１は、鉛直方向に延びる円柱状の回転軸５０と、回転軸５０の周囲を取り囲む円筒５２と、この円筒５２に内嵌された円筒状のボールスプライン機構５３とを備えている。円筒５２は、ケーシング１５の下板１５ａの先端部（遊端部）に形成された開口２５から下方に突出している。
【００４２】
回転軸５０の周面には、円筒５２の内周面に対向する位置に、その軸線方向に沿う溝５４が周方向に間隔を開けて形成されている。回転軸５０は、ボールスプライン機構５３に内挿されており、この内挿状態で、溝５４にボールスプライン機構５３のボールが嵌合している。したがって、ボールスプライン機構５３が回転軸５０に対して上下方向に移動可能であり、円筒５２および遮断板４は、回転軸５０に上下方向に相対変位可能に保持されている。また、ボールスプライン機構５３と回転軸５０とは、所定量のガタが存在する状態で係合している。回転軸５０の周面には、上端部に、プーリ５５が相対回転不能に外嵌されている。回転軸５０の下端部は、その下方の部分よりも大径な円筒状に形成されて、円筒５２の回転軸５０からの脱落を防止する抜け止め部５６が設けられている。
【００４３】
ケーシング１５内にはモータ５７が固定されている。このモータ５７からは、出力軸５８が鉛直下方に向けて延びていて、このモータ５７の出力軸５８にプーリ５９が固定されている。プーリ５９およびプーリ５５の周面には、ベルト６０が共通に巻回されている。これにより、モータ５７が駆動されると、モータ５７からの回転力が、プーリ５９およびベルト６０を介して、プーリ５５に伝達される。その結果、回転軸５０が回転し、回転軸５０に取り付けられている遮断板４が回転する。
【００４４】
この第３の実施形態によれば、遮断板４がウエハＷの上面に近接すると、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出によって、遮断板４に鉛直上向きの力が作用する。上下方向に相対変位が可能にアーム１０に保持された遮断板４は、周縁部吐出口１９からの不活性ガスの吐出による鉛直上方への反力である離反方向力を受けて、アーム１０に対して鉛直上向きに相対変位する。すなわち、円筒５２が抜け止め部５６によって支持されていた状態から、この円筒５２および遮断板４に働く重力（接近方向力）に対する抗力が前記離反方向力によって与えられる状態となる。これにより、遮断板４は、この双方の力が釣り合う位置に保持される。こうして、対向面９とウエハＷの上面との間に極微小な間隔Ｓを確保した状態で、ウエハＷに処理を施すことができる。
【００４５】
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。
前述の各実施形態では、遮断板４のウエハＷへの近接時には、ウエハＷを回転させるとして説明したが、非回転状態のウエハＷに対して遮断板４を近接させる構成であってもよい。
【００４６】
また、前述の各実施形態では、回転軸２０，５０を中心として回転する遮断板４を例にとって説明したが、遮断板４を非回転とする構成であってもよい。とくに、遮断板４とウエハＷとの間隔Ｓを極めて狭くすることができるために、リンス処理時や乾燥処理時に遮断板４を回転させなくても、遮断板４とウエハＷとの隙間への処理液および雰囲気の進入を防止することができる。
【００４７】
また、第２の実施形態では、遮断板保持体１７の上面にゴム部材４１を配置し、このゴム部材４１を介して遮断板保持体１７を上方から支持する構成について説明したが、遮断板保持体１７の下面にゴム部材４１を配置し、遮断板保持体１７を下方から支持する構成としてもよい。
また、第３の実施形態では、ボールスプライン機構５３に代えて、ボールブッシュ機構を採用することもできる。
【００４８】
また、遮断板４の対向面９に、周縁部吐出口１９および中央部吐出口１２以外の吐出口を設けてもよいし、中央部吐出口１２を省略してもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る基板処置装置の構成を示す図解的な断面図である。
【図２】遮断板の対向面を示す底面図である。
【図３】遮断板保持体の貫通孔の拡大断面図である。
【図４】遮断板を処理位置まで下降させる動作を示す模式的な断面図である。
【図５】ウエハがスピンチャックに、上面が水平面に対して傾斜しつつ保持されている場合の模式的な断面図である。
【図６】この発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置の構成を示す図解的な断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態（第３の実施形態）に係る基板処理装置の構成を示す図解的な断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１００，２００ 基板処理装置
２ スピンチャック（基板保持手段）
４ 遮断板（対向部材）
９ 対向面
１０ アーム（支持部材）
１１ リンス液ノズル
１２ 中央部吐出口
１６，５１ 遮断板回転機構（保持機構）
１７ 遮断板保持体
１８ モータ
１９ 周縁部吐出口
２０ 回転軸
２３ ボールブッシュ機構
２４ 支持棒
２７ コイルばね（弾性体）
３２ 不活性ガス供給路（気体供給手段）
３３ 不活性ガスバルブ（気体供給手段）
３４ 供給路（気体供給手段）
３５ 分岐供給管（気体供給手段）
４１ ゴム部材（弾性体）
Ｓ 間隔
Ｘ１ あおり方向
Ｗ ウエハ（基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するための基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の主面に対向する対向面を有し、基板の周縁部に向けて気体を吐出するための周縁部吐出口が前記対向面に形成された対向部材と、
前記対向部材を支持するための支持部材と、
前記基板保持手段に保持された基板の主面の法線方向に沿う相対変位が可能な状態で前記対向部材を前記支持部材に保持する保持機構と、
前記周縁部吐出口からの気体の吐出によって、前記基板保持手段に保持された基板の主面から離反する方向の力が前記対向部材に作用するように、前記対向部材に気体を供給する気体供給手段とを含む、基板処理装置。
【請求項２】
前記保持機構は、前記基板保持手段に保持された基板の主面に対するあおり方向の変位が可能な状態で前記対向部材を前記支持部材に保持するものである、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記保持機構は、前記支持部材と前記対向部材との間に介装された弾性体を含む、請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記周縁部吐出口は、前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に対向する位置に、基板の周縁部に沿って間隔を開けて複数個形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１】
基板を保持するための基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の主面に対向する対向面を有し、基板の周縁部に向けて気体を吐出するための周縁部吐出口が前記対向面に形成された対向部材と、
前記対向部材を支持するための支持部材と、
前記基板保持手段に保持された基板の主面の法線方向に沿う相対変位が可能な状態で前記対向部材を前記支持部材に保持する保持機構と、
前記周縁部吐出口からの気体の吐出によって、前記基板保持手段に保持された基板の主面から離反する方向の力が前記対向部材に作用するように、前記対向部材に気体を供給する気体供給手段とを含む、基板処理装置。
【請求項２】
前記保持機構は、前記基板保持手段に保持された基板の主面に対するあおり方向の変位が可能な状態で前記対向部材を前記支持部材に保持するものである、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記保持機構は、前記支持部材と前記対向部材との間に介装された弾性体を含む、請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記周縁部吐出口は、前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に対向する位置に、基板の周縁部に沿って間隔を開けて複数個形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１６４２２７（Ｐ２００９−１６４２２７Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４０１３０（Ｐ２００７−３４０１３０）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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