基板処理装置
【課題】基板の周端面への処理液の回り込みを制御することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、基板Ｗを水平姿勢で保持して鉛直な回転軸線Ｃまわりに回転するスピンチャック１と、基板Ｗの上面に処理液を供給する処理液ノズル２，３と、リング部材１０とを含む。リング部材１０は、基板Ｗの周端面に回転半径外方から隙間を開けて対向する対向面を有し、この対向面に気体吐出口１１０を有している。スピンチャック１には、基板Ｗの周縁部下面に密接し、かつ気体吐出口１１０よりも下方においてリング部材１０に密接する周縁シール部材２１を有している。スピンチャック１は、センターチャック７と、回転ベース８とを有している。回転ベース８に形成された不活性ガス経路６８空、気体吐出口１１０への不活性ガスが供給される。
【解決手段】基板処理装置は、基板Ｗを水平姿勢で保持して鉛直な回転軸線Ｃまわりに回転するスピンチャック１と、基板Ｗの上面に処理液を供給する処理液ノズル２，３と、リング部材１０とを含む。リング部材１０は、基板Ｗの周端面に回転半径外方から隙間を開けて対向する対向面を有し、この対向面に気体吐出口１１０を有している。スピンチャック１には、基板Ｗの周縁部下面に密接し、かつ気体吐出口１１０よりも下方においてリング部材１０に密接する周縁シール部材２１を有している。スピンチャック１は、センターチャック７と、回転ベース８とを有している。回転ベース８に形成された不活性ガス経路６８空、気体吐出口１１０への不活性ガスが供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を水平姿勢で回転させ、その基板に処理液を供給する基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
基板を一枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置は、たとえば、基板を水平姿勢で保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板に対して処理液（薬液またはリンス液）を供給する処理液ノズルとを備えている。このような基板処理装置を用いた基板処理は、たとえば、薬液処理工程、リンス工程および乾燥工程を含む。薬液処理工程では、スピンチャックに保持された基板に薬液が供給される。薬液は、基板上で遠心力を受けて基板表面の全域に広がる。リンス工程では、スピンチャックに保持された基板に純水（脱イオン水）などのリンス液が供給される。リンス液は、基板上で遠心力を受けて基板表面の全域に広がる。これにより、基板表面の薬液がリンス液に置換される。乾燥工程では、スピンチャックが高速（たとえば３０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍ）で回転される。これにより、基板表面のリンス液が遠心力によって振り切られる。
【０００３】
薬液処理工程では、基板表面に供給された薬液が、基板の周端面を伝って基板の裏面（下面）回り込む場合がある。たとえば、酸性薬液のように強い腐食性の薬液が用いられると、基板の下面が腐食されるおそれがある。そこで、特許文献１の先行技術では、基板の下面周縁部とスピンチャックの回転ベースの上面との間にリップパッキンを配置し、このリップパッキンによって基板下面の中央部への処理液の進入を防止している。また、特許文献２の先行技術では、基板の下面に対向するステージからガスを吹き出して、基板下面とステージとの間に形成されるガス流によって基板下面へのエッチング液の進入を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０６４８５号公報
【特許文献２】特開２００８−２８２９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２の先行技術では、処理液は基板の周端面に至るので、周端面の腐食が望ましくない場合には、適用することができない。
たとえば、シリコンウエハ等を薬液（とくにエッチング液）によって薄型化する処理では、シリコンウエハと支持基板（たとえばガラス基板）とを貼り合わせた貼合せ基板が処理対象の基板となる。このような貼合せ基板の処理に特許文献１，２の先行技術を適用すると、シリコンウエハだけでなく支持基板の周端面に薬液が及ぶから、支持基板が周端面から腐食されて縮小するおそれがある。そのため、コスト削減のために支持基板を複数枚のシリコンウエハに対して繰り返し用いると、その大きさが徐々に小さくなり、ついには使用不可能なほど小さくなってしまう。したがって、支持基板の使用回数が少なくなるから、生産コストの削減効果が制限される。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、基板の周端面への処理液の回り込みを制御する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】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を水平姿勢で保持する基板保持手段（１）と、前記基板保持手段を鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（５）と、前記基板保持手段に保持された基板の上面に処理液を供給する処理液ノズル（２，３）と、前記基板保持手段に保持された基板の周端面に回転半径外方から隙間（１０７）を開けて対向する対向面（１０６）を有し、この対向面に気体吐出口（１１０）を有するリング部材（１０）と、前記基板保持手段に備えられ、当該基板保持手段に保持された基板の周縁部下面に密接し、かつ前記気体吐出口よりも下方において前記リング部材に密接する周縁シール部材（２１）と、前記気体吐出口へと気体を供給する気体供給手段（６７，６８）とを含む、基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
【０００８】
この構成によれば、基板の周端面、リング部材の対向面および周縁シール部材によって囲まれた空間に、前記対向面に形成された気体吐出口から気体が導入される。これにより、この空間を加圧できるので、基板の上面に供給された処理液が入り込み難くなる。その結果、基板の周端面への処理液の回り込みを制御できる。
前記気体吐出口は、基板よりも下方において、前記対向面に開口していることが好ましい。これにより、基板の周端面への処理液の回り込みをより確実に制御できる。
【０００９】
前記基板は、処理液によって上面を処理すべきウエハと、このウエハの下面に貼り合わされた支持基板とを含む貼合せ基板であってもよい。この場合、処理液が支持基板の周端面に達することを抑制または防止できるので、支持基板が処理液による腐食を受けることを回避できる。したがって、複数枚のウエハに対して支持基板を繰り返し用いることによって、基板処理のコストを低減することができる。また、ウエハと支持基板とを接着剤層で貼り合わせている場合に、接着剤層が処理液によって腐食されることを併せて回避できる。
【００１０】
前記処理液は、基板の上面（たとえば、前記貼合せ基板におけるシリコンウエハの上面）をエッチングするためのエッチング液であってもよい。
また、前記気体供給手段は、不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（６７，６８）を含んでいてもよい。不活性ガスとしては、窒素ガス、乾燥空気等を例示できる。
請求項２記載の発明は、前記リング部材の対向面が、前記基板の上面に供給された処理液の液膜が前記基板の上面から前記対向面まで繋がるように設定された前記隙間を開けて前記基板保持手段に保持された基板の周端面に対向するように配置されている、請求項１に記載の基板処理装置である。この構成によれば、基板の周端面、リング部材の対向面および周縁シール部材に加えて処理液の液膜によって囲まれた空間に、前記対向面に形成された気体吐出口から気体が導入される。これにより、当該空間内の圧力を高めて、処理液に働く重力に抗して、当該処理液の基板周端面への回り込みを抑制または防止できる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記気体供給手段が、前記基板保持手段に保持された基板の周端面、前記対向面および前記周縁シール部材によって囲まれた空間内の気圧が大気圧よりも大きくなるように前記気体吐出口に気体を供給する、請求項１または２に記載の基板処理装置である。これにより、基板の周端面とリング部材の対向面との隙間への処理液の進入を効果的に抑制または防止できる。とくに、請求項２の発明の特徴と組み合わせられる場合に、加圧された気体によって、液膜を重力に抗して支持することができるので、基板周端面への処理液の回り込みを抑制または防止できる。
【００１２】
前記気体供給手段は、前記空間内の気圧が、大気圧よりも予め定めた微差圧（たとえば、１００Ｐａ〜３００Ｐａ）だけ大きくなるように前記気体吐出口に気体を供給するように構成されていることが好ましい。さらに、具体的には、前記気体供給手段は、前記空間内の気圧が、前記処理液の液膜が破れず、かつ、重力に抗して当該液膜が支持されるように調節された圧力となるように、前記気体吐出口に気体を供給するように構成されていることが好ましい。これにより、安定な液膜によって基板の上面を周縁領域まで均一に処理することができ、かつ、基板の周端面への処理液の回り込みを制御できる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記リング部材の表面が疎水性表面である、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。この構成により、基板周端面とリング部材の対向面との間の隙間への処理液の進入を、リング部材の表面の物理的特性によっても制御することができる。
請求項５記載の発明は、前記気体吐出口が、前記基板保持手段に保持された基板の周端面の全周に渡って連続するように開口したスリット状開口である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、基板の周端面の全周から気体を供給できるから、基板の周端面とリング部材の対向面との隙間への処理液の入り込みをより一層効果的に抑制または防止できる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記リング部材が、前記基板保持手段に固定されており、当該基板保持手段と一体的に回転するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、基板の回転中であっても、基板の周端面とリング部材の対向面との隙間を安定に保持できる。したがって、この隙間への気体の導入によって、基板の周端面への処理液の回り込みをより一層確実に制御できる。
【００１５】
前記リング部材は、前記基板保持手段に保持された基板の上面よりも高い上面を有していてもよい。これにより、遠心力による処理液の流れをリング部材によって規制できるので、処理液による基板上面の処理を促進できる。その一方で、基板周端面への処理液の回り込みを制御できる。
請求項７記載の発明は、前記基板保持手段が、基板の下面に対向する吸着面（１１ａ）を有する吸着保持部材（１１）を含み、前記吸着保持部材の前記吸着面と基板との間の空気を吸引することによって、基板を当該吸着面に吸着させて保持するように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、基板の下面を吸着保持部材で吸着して保持できるので、基板の周端面の全域をリング部材の対向面に対向させることができ、したがって、それらの間の隙間を基板の全周に渡って一様にできる。これにより、当該隙間への気体の導入によって、基板周端面への処理液の回り込みを一層効果的に制御できる。
【００１６】
請求項８記載の発明は、前記基板保持手段が、前記リング部材を保持した回転ベース（８）をさらに含み、前記吸着保持部材を前記回転ベースに対して上下動させる昇降手段（３５）をさらに含む、請求項７に記載の基板処理装置である。この構成により、吸着保持部材をリング部材に対して上下動させることができるので、未処理基板を基板搬送ロボットから吸着保持部材に搬入したり、処理済み基板を吸着保持部材から基板搬送ロボットによって搬出したりすることができる。処理液によって基板を処理するときには、基板の周端面がリング部材の対向面に対向する高さに基板を配置することによって、基板の周端面への処理液の回り込みを制御できる。
【００１７】
前記回転ベースに気体経路（６８）が形成されており、この気体経路が前記気体吐出口に結合されていてもよい。このような気体経路は、途中で、吸着保持部材と回転ベースとの間の隙間（６４）に分岐していてもよい。この場合、回転ベースと吸着保持部材とが接近したときに、それらの間をシールするベースシール部材（１８）がさらに備えられていることが好ましい。この構成では、回転ベースと吸着保持部材とが離間しているときは、それらの間の隙間に気体経路からの気体が吹き出すことで、回転駆動機構その他の機構部内への処理液の進入を防ぐことができる。また、回転ベースと吸着保持部材とが接近したときには、それらの間の隙間が狭められ、かつ前記ベースシール部材によって当該隙間が閉空間となる。したがって、リング部材の気体吐出口へと加圧された気体を供給できる。
【００１８】
前記気体経路の途中には、蓄圧空間を提供するバッファ部（６６，６９，１１１）が設けられていてもよい。このようなバッファ部は、リング部材の内部に形成されていてもよい。リング部材の内部に形成されるバッファ部の容積は、バッファ部から気体吐出口までの気体経路（１０９）の容積よりも大きいことが好ましい。たとえば、気体吐出口がスロット状である場合、バッファ部から気体吐出口までの気体経路は、リング部材の全周に渡って連続していてもよい。この場合、バッファ部が全周に渡って連続していてもよく、その周方向横断面積（たとえば、周方向のいたるところで一様）は、当該連続状の気体経路の周方向横断面積（たとえば、周方向のいたるところで一様）よりも大きいことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な縦断面図であり、前記基板処理装置の上方部分を示す。
【図１Ｂ】前記実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な縦断面図であり、図１Ａに示された構成の下方に連なる下方部分を示す。
【図２】リング部材の近傍の構成を拡大して示す断面図である。
【図３】前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図４Ａ】前記基板処理装置による基板の処理工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｃの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｄの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｆ】図４Ｅの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｇ】図４Ｆの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｈ】図４Ｇの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｉ】図４Ｈの次の工程を示す図解的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａおよび図１Ｂは、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な縦断面図であり、図１Ａは上方部分を示し、図１Ｂは図１Ａに示された構成の下方に連なる下方部分を示す。この基板処理装置は、シリコンウエハにおけるデバイス形成面（表面）とは反対側の主面（裏面）からのエッチングによって、シリコンウエハを薄型化（シンニング）する用途に用いることができる。処理対象の基板は、この実施形態では、シリコンウエハと支持基板とを貼り合わせた貼合せ基板である。より具体的には、シリコンウエハのデバイス形成面（表面）が接着剤によって支持基板の主面に貼り付けられることによって、貼合せ基板が作製されている。支持基板は、たとえば、ガラス基板からなり、シリコンウエハと実質的に同等の半径を有する円形基板である。支持基板を用いることによって、シリコンウエハの変形および破損を抑制または防止しながら、その吸着保持および搬送を行うことができる。シリコンウエハの薄型化のために用いられるエッチング液は、たとえば、フッ硝酸（フッ酸硝酸混合液）であってもよいし、バッファードフッ酸であってもよい。以下の説明では、一例として、フッ硝酸をエッチング液として用いたウエハ薄型化処理について説明する。
【００２１】
基板処理装置は、スピンチャック１と、薬液ノズル２と、第１リンス液ノズル３と、第２リンス液ノズル４と、回転駆動機構５を含む。スピンチャック１は、前述の貼合せ基板である基板Ｗを水平姿勢で保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ｃまわりに回転可能な基板保持手段である。スピンチャック１は、この実施形態では、シリコンウエハが上方に位置し、支持基板が下方に位置する姿勢で貼合せ基板を保持する。すなわち、基板Ｗの上面は、シリコンウエハの裏面である。回転駆動機構５は、スピンチャック１に対して回転力を与えて回転軸線Ｃまわりに回転させるものであり、この実施形態では、電動モータを含む。薬液ノズル２は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面（シリコンウエハの裏面）にエッチング液を供給するもので、この実施形態では、スリット状のエッチング液吐出口を有するスリットノズルで構成されている。第２リンス液ノズル３は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面に向けてリンス液を供給するように構成されている。第２リンス液ノズル４は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの下面周縁部に向けてリンス液を供給するように構成されている。典型的なリンス液は、純水（脱イオン水）である。
【００２２】
スピンチャック１は、基板Ｗの下面中央部を吸着して基板Ｗを水平姿勢で保持するセンターチャック７（吸着保持部材）と、基板Ｗの下面周縁部を支持する回転ベース８とを含む。回転ベース８の周縁部には、リング部材１０が固定されている。センターチャック７は、基板Ｗの下面中央部（支持基板の下面中央部）を吸着して保持する吸着ヘッド１１と、吸着ヘッド１１の下面中央に一体的に結合され、スピンチャック１の回転軸線Ｃに沿って鉛直下方に延びた円筒軸１２とを含む。
【００２３】
吸着ヘッド１１は、円筒軸１２の回転中心と同心の円板状に形成されており、その半径は、基板Ｗの半径よりも小さく、たとえば、基板Ｗの半径の４／５程度である。吸着ヘッド１１の表面には、吸引溝１３が形成されている。この吸引溝１３は、吸着ヘッド１１の中心から円筒軸１２の内部に延びて形成された吸引路１４に連通している。したがって、基板Ｗが吸着ヘッド１１上に置かれた状態で吸引路１４内を吸引することにより、基板Ｗを吸着ヘッド１１の上面１１ａに吸着して保持することができる。吸着ヘッド１１は、回転ベース８と一体的に回転するとともに、回転ベース８に対して上下動可能であるように構成されている。すなわち、吸着ヘッド１１は、図１に示されている上面処理位置と、この上面処理位置よりも上方の下面周縁リンス位置と、この下面周縁リンス位置よりもさらに上方の受渡位置との間で昇降変位可能である。
【００２４】
回転ベース８は、ほぼ円板状に形成されており、中央部の上面には、吸着ヘッド１１を収容するための凹部１５が形成されている。この凹部１５は、吸着ヘッド１１の平面視形状に整合する形状を有しており、たとえば吸着ヘッド１１の平面視形状が円形であれば、凹部１５は吸着ヘッド１１よりも若干大きな半径の円形の平面視形状を有している。凹部１５の底面１５ａには、環状の堰部材１６が一体的に立設されている。吸着ヘッド１１の下面１１ｂには、堰部材１６を収容できるように、堰部材１６に整合した環状の溝１７が形成されている。この環状の溝１７の外側、すなわち、堰部材１６の外側に対向する位置には、吸着ヘッド１１の下面１１ｂにベースシール部材１８が取り付けられている。ベースシール部材１８は、溝１７を取り囲む環状に形成されており、吸着ヘッド１１と回転ベース８とが接近した状態（図１の状態）において、堰部材１６の外側で、凹部１５の底面１５ａと吸着ヘッド１１の下面１１ｂとの間をシールし、その内外を液密および気密に区画する。
【００２５】
回転ベース８は、凹部１５の外側に環状に立ち上がった基板周縁保持部１９を有し、さらにその外側の周縁部にリング保持部２０を有している。基板周縁保持部１９は、基板Ｗの下面周縁部に対向する対向面１９ａを有しており、この対向面１９ａの外側に周縁シール部材２１を保持している。
基板Ｗを保持した吸着ヘッド１１が図１に示す下位置にあるとき、基板Ｗの下面周縁部が周縁シール部材２１を押し潰し、周縁シール部材２１は、その復元力（弾性力）によって、基板Ｗの下面周縁部に押し付けられる。これにより、周縁シール部材２１は、基板Ｗの下面に密接して、周縁シール部材２１の内外の空間を液密および気密に区画する。リング保持部２０には、リング部材１０が保持されている。リング部材１０は、ボルト２２を用いてリング保持部２０に固定されている。リング部材１０の表面は、疎水性表面となっている。より具体的には、リング部材１０は、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）等の疎水性の樹脂で構成されていてもよいし、フッ素樹脂コートされた疎水性表面を有する金属材料で構成されていてもよい。
【００２６】
回転ベース８の下面には、回転軸２５が一体的に結合されている。回転軸２５は、スピンチャック１の回転軸線Ｃに沿って鉛直下方に延びている。回転軸２５の上方部には、センターチャック７の円筒軸１２を受け容れる円筒状の凹部２４が形成されている。この凹部２４の側壁には、キー２３と係合するキー溝が鉛直方向に沿って形成されている。キー２３は、センターチャック７の円筒軸１２の外周面に固定されている。このように、回転ベース８とセンターチャック７とは、スプライン結合されている。
【００２７】
回転軸２５の途中部にフランジ２６が形成されており、このフランジ２６は、回転駆動機構５を構成する電動モータ２７のロータ２８に結合されている。電動モータ２７は、ロータ２８と、その外側に配置されたステータ２９とを含む。ロータ２８は、中空軸であり、その内側に回転軸２５が挿通している。電動モータ２７は、ケース３０に収容されている。ケース３０は、当該基板処理装置のベース部３１によって支持されている。
【００２８】
回転軸２５の外側には、吸着ヘッド１１を上下動させるための昇降駆動機構３５が配置されている。昇降駆動機構３５は、回転軸２５を取り囲むように配置された昇降筒３６と、昇降筒３６を上下動させる複数のボールねじ機構３７と、ボールねじ機構３７を作動させるためのギヤ機構３８と、駆動源としての電動モータ３９とを含む。昇降筒３６は、ボルト等の結合部材４０によって円筒軸１２（センターチャック７）と結合されており、円筒軸１２と一体的に上下動する。回転軸２５には、上下方向に延びる長穴４１が上方部の側壁に形成されており、この長穴を結合部材４０が挿通している。昇降筒３６は、当該昇降軸３６を取り囲むように配置された軸受け４２の内輪に結合されている。軸受け４２の外輪は、ボールねじ機構３７のボールナット４３に結合された筒状の連結部材４４に固定されている。
【００２９】
ボールねじ機構３７は、ボールナット４３と、鉛直方向に延びたねじ軸４５とを含む。ねじ軸４５が回転するとボールナット４３が上下動し、この上下動が連結部材４４および軸受け４２を介して昇降筒３６に伝達され、センターチャック７の上下動を引き起こす。ギヤ機構３８は、ねじ軸４５の下端に結合された歯車４６と、この歯車４６と噛合したリング歯車４７と、これらを収容したギヤケース４８とを含む。ギヤケース４８は、ケース３０の上面に固定されている。このギヤケース４８には、ねじ軸４５を回転自在に支持する軸受け４９が固定されている。ギヤケース４８は、平面視において回転軸２５を取り囲む環状に形成されている。リング歯車４７は、平面視において回転軸２５を取り囲むリング状に形成されており、複数のボールねじ機構３７のねじ軸４５の下端に結合された歯車４６の全てと噛合している。ギヤケース４８上には、電動モータ３９が支持されている。電動モータ３９の駆動軸にはプーリ（図示せず）が固定されており、このプーリがリング歯車４７に噛合している。したがって、電動モータ３９を正転または逆転すると、リング歯車４７が回転軸２５のまわりで時計回り回転または反時計回り回転し、複数のボールねじ機構３７のねじ軸４５の同期回転を引き起こす。
【００３０】
回転軸２５は中空軸であり、その内部には、吸引管５３が挿通されている。吸引管５３の上端は、円筒軸１２の下端部に形成された環状溝１２ａに入り込んでいる。環状溝１２ａは、センターチャック７の上下動ストローク以上の深さを有している。したがって、センターチャック７の上下動によらずに、円筒軸１２内の吸引路１４と吸引管５３内の吸引路５４との結合が維持されるようになっている。吸引管５３の下端部は、ベース部３１に固定されている。すなわち、吸引管５３は、この実施形態では、回転も上下動もしない。吸引管５３の下端は、ベース部３１内に形成された吸引室５５に開放している。この吸引室５５内の空気は、吸引路５６を介して真空装置５７によって吸引されるようになっている。吸引路５６には、吸引バルブ５８が介装されている。
【００３１】
ベース部３１には、吸引管５３の下端部近傍において開口した不活性ガス供給口６０に連通する不活性ガス導入路６１が形成されている。この不活性ガス導入路６１には、不活性ガス供給源６２からの不活性ガスが供給されるようになっている。不活性ガス供給源６２と不活性ガス導入路６１との間の不活性ガス経路には、不活性ガスバルブ６３が介装されている。
【００３２】
不活性ガス供給口６０の上方には、回転軸２５の下端部が位置している。回転軸２５の下端部には、内径が拡大された大内径部６５が設けられている。この大内径部６５と吸引管５３の外周面との間に、不活性ガスを蓄えて蓄圧するためのバッファ６６（蓄圧室）が形成されている。このバッファ６６は、上方に向けて断面積が狭まり、回転軸２５の内周面と吸引管５３の外周面との間に形成された不活性ガス経路６７に連通している。この不活性ガス経路６７は、鉛直上方に向かって延びており、円筒軸１２に対向する位置で、この円筒軸１２と回転ベース８との間の隙間に形成された不活性ガス経路６４へと分岐し、さらに、回転ベース８内に形成された不活性ガス経路６８へと連通している。
【００３３】
薬液ノズル２は、水平方向に沿って延びる直方体状のノズル本体７０を備えている。ノズル本体７０の下面には、水平方向に沿って直線状に開口するスリット吐出口７１が形成されている。スリット吐出口７１の長さ（長手方向の大きさ）は、基板Ｗの直径よりも大きい。スリット吐出口７１は、ノズル本体７０の長手方向に沿う帯状にエッチング液を吐出する。
【００３４】
ノズル本体７０の一方側側面（図１Ａに示す左面）には、長方形状の可撓性の第１シート７２が鉛直姿勢で取り付けられている。また、ノズル本体７０の他方側側面（図１Ａに示す右面）には、長方形状の可撓性の第２シート７３が鉛直姿勢で取り付けられている。第１および第２シート７２，７３のシート幅（基板Ｗの法線方向の長さ）は、その下端縁が吸着ヘッド１１に支持された基板Ｗの上面（または、基板Ｗの上面に形成された処理液の液膜）に当接して、第１および第２シート７２，７３が撓む程度の値に設定されている。
【００３５】
薬液ノズル２は、ほぼ水平に延びる第１アーム７４に取り付けられている。この第１アーム７４は、スピンチャック１の側方でほぼ鉛直に延びた第１アーム支持軸７５に支持されている。第１アーム支持軸７５には、第１揺動機構７６が結合されており、この第１揺動機構７６の駆動力によって、第１アーム支持軸７５を回動させて、第１アーム７４を揺動させることができるようになっている。これにより、薬液ノズル２から吐出される帯状のエッチング液の液膜が基板Ｗの上面を走査し、さらに、基板Ｗ上のエッチング液の液膜上を第１および第２シート７２，７３が走査する。
【００３６】
薬液ノズル２には、スリット吐出口７１に連通するエッチング液供給管７７が接続されている。エッチング液供給管７７には、エッチング液供給源からのエッチング液（たとえば、フッ硝酸）が供給されるようになっている。エッチング液供給管７７の途中部には、エッチング液供給管７７の流路を開閉するためのエッチング液バルブ７８が介装されている。
【００３７】
第１リンス液ノズル３は、たとえば連続流の状態でリンス液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック１の上方でほぼ水平に延びる第２アーム８０の先端に下方を向けて取り付けられている。この第２アーム８０は、スピンチャック１の側方でほぼ鉛直に延びた第２アーム支持軸８１に支持されている。第２アーム支持軸８１には、モータなどの第２揺動機構８２が結合されており、この第２揺動機構８２の駆動力によって、第２アーム支持軸８１を回転させて、第２アーム８０を揺動させることができるようになっている。第１リンス液ノズル３には、第１リンス液供給管８３が接続されている。第１リンス液供給管８３を通して第１リンス液ノズル３にリンス液供給源からリンス液（たとえば純水）が供給されるようになっている。第１リンス液供給管８３の途中部には、第１リンス液供給管８３の流路を開閉するための第１リンス液バルブ８４が介装されている。
【００３８】
第２リンス液ノズル４は、たとえば連続流の状態でリンス液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック１の上方でほぼ水平に延びる第３アーム８６の先端に鉛直上方に対してたとえば約０〜３０°傾斜した方向に向けて取り付けられている。この第３アーム８６は、スピンチャック１の側方でほぼ鉛直に延びた第３アーム支持軸８７に支持されている。第３アーム支持軸８７には、モータなどの第３揺動機構８８が結合されており、この第３揺動機構８８の駆動力によって、第３アーム支持軸８７を回転させて、第３アーム８６を揺動させることができるようになっている。第２リンス液ノズル４は、基板Ｗの下面周縁部のリンス処理のときに、基板Ｗの下面周縁部に向けてリンス液を吐出する。
【００３９】
第２リンス液ノズル４には、第２リンス液供給管８９が接続されている。第２リンス液供給管８９を通して第２リンス液ノズル４にリンス液供給源からリンス液が供給されるようになっている。第２リンス液供給管８９の途中部には、第２リンス液供給管８９の流路を開閉するための第２リンス液バルブ９０が介装されている。
図２は、リング部材１０の近傍の構成を拡大して示す断面図である。基板Ｗは、支持基板９１とシリコンウエハ９２とを接着剤層９３で接着して構成されている。回転ベース８は、基板周縁保持部１９の回転半径外方にリング保持部２０を有しており、リング保持部２０の表面は、基板周縁保持部１９の表面（対向面１９ａ）よりも低い。基板周縁保持部１９とリング保持部２０との間には、下方に向かうに従って回転半径内方に向かって傾斜する第１段差面９５が形成されている。第１段差面９５の下端は、水平な第１底面９６に連なっている。第１底面９６は、第１段差面９５の下端から回転半径外方に向かって水平に延びている。この第１底面９６の外側には、第２底面９７が配置されている。第２底面９７は第１底面９６よりも低く、第１および第２底面９６，９７の間には、第２段差面９８が形成されている。第２段差面９８は、回転半径外方に向かって下り勾配の傾斜面となっている。第２底面９７のさらに外方には、位置決めリング９９が、リング保持部２０の外周縁に沿って全周にわたって形成されている。位置決めリング９９は、第２底面９７から上方に突出している。
【００４０】
第１段差面９５と第１底面９６とで囲まれた空間に周縁シール部材２１が嵌め込まれており、第１段差面９５および第１底面９６に接している。周縁シール部材２１は、たとえば、シリコンゴム等の弾性材料で一体的に形成されたリング状のリップパッキンからなり、本体１０１と、本体１０１の上部内縁に結合された環状リップ１０２とを有している。環状リップ１０２は、本体１０１の上部内縁から立ち上がり、さらに回転半径外方に向かって延びている。これにより、環状リップ１０２は、本体１０１の上方に、回転半径外方に向かって開放された空間１０３を区画している。環状リップ１０２は、基板Ｗが押し付けられることによって本体１０１に向かって弾性変形する。この変形した環状リップ１０２の復元力によって、環状リップ１０２の先端縁部が基板Ｗの下面周縁部に弾性的に当接し、これによって、周縁シール部材２１の内方と外方とが液密および気密に区画（シール）される。環状リップ１０２は、基板Ｗが押し付けられて弾性変形したときに、その先端縁が平面視において基板Ｗの周端とほぼ一致するように設計されている。
【００４１】
リング部材１０は、その底面が第２底面９７上に当接し、回転半径内方の下縁部が第２段差面９８に当接し、回転半径外方の下縁部が位置決めリング９９の内周面に当接している。そして、リング部材１０は、周方向の複数箇所に配置されたボルト２２によって、リング保持部２０に固定されている。リング部材１０は、回転半径内方に、対向面１０６を有している。対向面１０６は、内向きのほぼ円筒面に形成されており、基板Ｗの周端面に対して、隙間１０７を空けて対向するように設計されている。隙間１０７は、たとえば、０．５ｍｍ程度である。
【００４２】
対向面１０６は、その上方領域において基板Ｗの周端面に隙間１０７を開けて対向し、その下方領域においては周縁シール部材２１の本体１０１に対向し、この本体１０１に当接している。リング部材１０の上面１０８は、保持された基板Ｗの上面よりも微小高さだけ上方に位置しており、それに応じて、対向面１０６の上方領域は、基板Ｗの上面よりも上方にまで延びている。また、対向面１０６の下方領域は、第２段差面９８の傾斜と整合するように傾斜して、内方に向かってせり出した傾斜面となっており、周縁シール部材２１の本体１０１を押し潰して弾性変形させている。したがって、リング部材１０の対向面１０６と周縁シール部材２１の本体１０１とは、本体１０１の復元力によって、液密および気密に密接している。
【００４３】
対向面１０６において、基板Ｗの下面よりも下方に対応する位置には、気体吐出口１１０が形成されている。この実施形態では、気体吐出口１１０は、全周に亘って連続したスロット状（スリット状）に形成されており、周方向に直交する横断面が至るところで一様な開口である。気体吐出口１１０の内方には、リング部材１０の内部にバッファ１１１（蓄圧室）が形成されている。バッファ１１１は、この実施形態では、リング部材１０の全周に亘って連続した空間であり、かつ、周方向に直交する横断面が至るところで一様な空間である。周方向に直交する横断面において、バッファ１１１の断面積は、バッファ１１１から気体吐出口１１０に至る気体経路１０９の断面積よりも大きい。これにより、バッファ１１１に蓄えられて蓄圧された気体を気体吐出口１１０から安定に流出させることができる。バッファ１１１には、リング部材１０に形成された気体流入路１１２が連通している。気体流入路１１２は、バッファ１１１の下方の底壁１１３を貫通し、回転ベース８に形成された不活性ガス経路６８に連通している。これにより、不活性ガス経路６８からバッファ１１１へと不活性ガスを供給できる。不活性ガス経路６８の途中には、基板周縁保持部１９の下方において、屈曲部が形成されており、この屈曲部にバッファ６９（蓄圧室）が形成されている。
【００４４】
吸着ヘッド１１を上面処理位置（図１Ａおよび図２に示す位置）としてスピンチャック１を回転させ、スピンチャック１に保持されている基板Ｗの上面に処理液（たとえば薬液。この実施形態ではフッ硝酸）を供給すると、この処理液は遠心力を受けて回転半径外方へと広がる。このとき、処理液の液膜１２０は、基板Ｗの周端面に至り、さらに隙間１０７を乗り越えて、リング部材１０の上面１０８にまで連続する。このとき、気体吐出口１１０から気体を吐出させると、処理液の液膜１２０、基板Ｗの周端面、リング部材１０の対向面１０６、および周縁シール部材２１によって囲まれた空間１２１が加圧され、液膜１２０を重力に抗して支持する。これにより、液膜１２０は、シリコンウエハ９２の半分程度の厚さの高さ位置に留まり、それよりも下方へは進入しない。すなわち、液膜１２０は、接着剤層９３に達せず、したがって、その下方の支持基板９１の周端面にも達しない。また、空間１２１に供給される気体によって、隙間１０７上の液膜１２０が破られることもない。このような状態は、たとえば、空間１２１の気圧が大気圧よりも微差圧（たとえば１００Ｐａ〜３００Ｐａ）程度高くなるように不活性ガスの供給を制御することによって実現される。
【００４５】
図３は、前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この基板処理装置は、マイクロコンピュータを含む制御装置１３０を備えている。制御装置１３０は、回転駆動機構５、昇降駆動機構３５（とくに駆動源である電動モータ３９）、第１〜第３揺動駆動機構７６，８２，８８、および真空装置５７などの動作を制御する。また、制御装置１３０は、バルブ５８，６３，７８，８４，９０の開閉を制御する。
【００４６】
図４Ａ〜４Ｉは、前記基板処理装置による基板Ｗの処理工程を順に示す図解的な断面図である。処理対象の基板Ｗが搬入される前の初期状態では、薬液ノズル２、第１リンス液ノズル３および第２リンス液ノズル４は、スピンチャック１の側方の退避位置に退避させられている。また、バルブ５８，６３，７８，８４，９０は、いずれも閉じられている。また、真空装置５７が作動状態にある。そして、図４Ａに示すように、吸着ヘッド１１（センターチャック７）は、中間位置である下面周縁リンス位置で基板Ｗの搬入を待機している。この状態で、搬送ロボット１４０は、未処理の基板Ｗを保持したハンドを、吸着ヘッド１１の上方に進出させる。
【００４７】
次いで、図４Ｂに示すように、制御装置１３０は、昇降駆動機構３５の電動モータ３９を駆動してセンターチャック７を上位置である受渡位置まで上昇させる。これにより、搬送ロボット１４０のハンドから吸着ヘッド１１に基板Ｗが渡され、吸着ヘッド１１の上面１１ａに基板Ｗが載置される。その後、制御装置１３０は吸引バルブ５８を開いて吸着ヘッド１１の吸引溝１３内を吸引する。これにより、基板Ｗの下面中央部が、吸着ヘッド１１の上面１１ａに吸着され、吸着ヘッド１１上に基板Ｗが吸着保持される。
【００４８】
次いで、図４Ｃに示すように、制御装置１３０は昇降駆動機構３５の電動モータ３９を駆動して、吸着ヘッド１１（センターチャック７）を下位置である上面処理位置まで下降させる。
吸着ヘッド１１が図４Ｃに示す上面処理位置に達する過程で、周縁シール部材２１の環状リップ１０２に基板Ｗの下面周縁部が当接し、さらに上面処理位置に達するまでに、基板Ｗの下面周縁部は環状リップ１０２を圧縮して弾性変形させる。これにより、基板Ｗの下面周縁部と回転ベース８との間が気密および液密にシールされる。また、基板Ｗの下面周縁部に環状リップ１０２が密接するので、基板Ｗの下面周縁部も同時にシール（被覆）され、この領域が処理液等から保護された状態となる。
【００４９】
また、吸着ヘッド１１が上面処理位置に達する過程で、吸着ヘッド１１の下面１１ｂに配置されたベースシール部材１８は、回転ベース８の凹部１５の底面に接触し、さらに吸着ヘッド１１が下位置に達するまでに、圧縮されて弾性変形する。これにより、吸着ヘッド１１の下面１１ｂと回転ベース８との間が液密および気密にシールされる。したがって、ベースシール部材１８の内側において、回転ベース８と吸着ヘッド１１との間の空間は、ベースシール部材１８によって封止される。
【００５０】
吸着ヘッド１１が下位置まで達した後、制御装置１３０は回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）を低速度（たとえば１０ｒｐｍ）で等速回転させる。また、制御装置１３０は不活性ガスバルブ６３を開く。これにより、回転軸２５と吸引管５３との間の不活性ガス経路６７を通り、さらに、回転ベース８内に形成された不活性ガス経路６８を通って、リング部材１０へと不活性ガスが送り込まれる。このとき、回転ベース８と吸着ヘッド１１との間がベースシール部材１８によって封止されているので、回転ベース８およびセンターチャック７の間の隙間に形成された不活性ガス経路６４への不活性ガスの流れはほとんど形成されない。なお、図示は省略するが、回転軸２５に形成された長穴４１は、シールパッキン（Ｏリングなど）等を用いた封止手段によって適切に封止されており、この長穴４１を通る不活性ガスの流れは生じないようになっている。
【００５１】
さらに、図４Ｄに示すように、制御装置１３０は、第１揺動機構７６を駆動して、薬液ノズル２を基板Ｗの上方へと導く。薬液ノズル２が基板Ｗの上方に到達すると、制御装置１３０は、エッチング液バルブ７８を開き、スリット吐出口７１から帯状のプロファイルでエッチング液を吐出させる。制御装置１３０は第１揺動機構７６を駆動して、薬液ノズル２を、基板Ｗの上方で往復揺動（往復スキャン）させる。これにより、基板Ｗの上面全域にエッチング液の液膜が形成される。薬液ノズル２とともに揺動される第１および第２シート７２，７３（図１Ａ参照）は、基板Ｗ上の失活したエッチング液を掻き取る機能と、基板Ｗ上のエッチング液を均す機能とを有している。すなわち、シート７２，７３のうち薬液ノズル２よりも先行するシートは、失活したエッチング液を掻き取り、薬液ノズル２に後行するシートは、基板Ｗ上のエッチング液を均す。このようにして、シリコンウエハ９２（図２参照）の上面をエッチング液の液膜によって均一にエッチングして、シリコンウエハ９２の薄型化（シンニング）処理を行うことができる。
【００５２】
また、基板Ｗの周縁部においては、図２を参照して前述したとおり、リング部材１０の対向面１０６が隙間１０７を開けて基板Ｗの周端面に対向しており、その隙間１０７を跨いで連続する液膜１２０の下方の空間は、対向面１０６に開口された気体吐出口１１０から導入される気体（不活性ガス）によって、大気圧よりも微差圧だけ気圧の高い正圧空間となっている。これにより、エッチング液の液膜１２０は、シリコンウエハ９２の周端面の上側領域に留まり、基板Ｗの接着剤層９３や支持基板９１の周端面に至らない。したがって、支持基板９１からシリコンウエハ９２が剥がれを回避し、かつ支持基板９１の周端面の意図しないエッチングを回避しつつ、シリコンウエハ９２の薄型化を行える。
【００５３】
エッチング処理の開始（エッチング液の吐出開始）から予め定めるエッチング液処理時間（たとえば３０分間）が経過すると、制御装置１３０は、エッチング液バルブ７８を閉じ、薬液ノズル２からのエッチング液の吐出を停止させる。また、制御装置１３０は、第１揺動機構７６を駆動して、薬液ノズル２をスピンチャック１の側方の退避位置に退避させる。
【００５４】
次いで、制御装置１３０は、第２揺動機構８２を駆動して、第１リンス液ノズル３を基板Ｗの周縁部の上方へと導く。そして、制御装置１３０は、図４Ｅに示すように、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）の回転速度を低速度（たとえば１０ｒｐｍ）に維持したまま、第１リンス液バルブ８４を開いて、第１リンス液ノズル３から基板Ｗの上面の周縁部に向けてリンス液を吐出させる。吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面全域に行き渡り、これによって、基板Ｗ上のエッチング液がリンス液に置換される（リンス処理）。このときも、基板Ｗの周端面とリング部材１０との間の隙間１０７に跨がってリンス液の液膜が形成され、この液膜は、その下方の加圧された空間によって支持され、接着剤層９３や支持基板９１（図２参照）には至らない。
【００５５】
リンス処理の開始から予め定めるリンス時間（たとえば６０秒間）が経過すると、制御装置１３０は、第１リンス液バルブ８４を閉じ、第１リンス液ノズル３からのリンス液の吐出を停止する。また、制御装置１３０は、第２揺動機構８２を駆動して、第１リンス液ノズル３をスピンチャック１の側方の退避位置に退避させる。
次いで、図４Ｆに示すように、スピンドライ処理（１回目のスピンドライ処理）が実行される。具体的には、制御装置１３０は、回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）の回転速度を第１乾燥速度（３０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍ程度）まで加速する。これによって、基板Ｗの上面に付着していたリンス液が遠心力によって振り切られる。スピンドライ処理の開始から予め定める第１乾燥処理時間（たとえば６０秒間）が経過すると、制御装置１３０は、回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１の回転を停止させる。スピンドライ処理の間も、不活性ガス経路６８に不活性ガスを供給し、気体吐出口１１０からの不活性ガス吐出を継続することが好ましい。
【００５６】
次に、図４Ｇに示すように、制御装置１３０は昇降駆動機構３５の電動モータ３９を駆動して、センターチャック７を中間位置である下面周縁リンス位置まで上昇させる。さらに、制御装置１３０は、回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）を下面リンス速度（たとえば２００ｒｐｍ）で等速回転させる。また、制御装置１３０は、第３揺動機構８８を駆動して、第２リンス液ノズル４を所定の処理位置まで移動させる。次いで、制御装置１３０は第２リンス液バルブ９０を開き、第２リンス液ノズル４から基板Ｗの下面周縁部に向けてリンス液を吐出する。リンス液は、平面視において基板Ｗの回転方向に平行な方向（基板Ｗ下面のリンス液着液点を通る円周の接線方向）に向けて吐出されることが好ましい。基板Ｗの下面周縁部に供給されたリンス液は、基板Ｗの下面周縁部から基板Ｗの周端面および上面周縁部にまで回り込み、それらの部分を洗い流す（下面周縁リンス処理）。
【００５７】
基板Ｗの下面周縁部に供給されたリンス液は、基板Ｗの下面周縁部を伝って回転方向に向けて移動しつつ、基板Ｗの下面周縁部から側方に向けて飛散する。したがって、第２リンス液ノズル４から基板Ｗに供給されたリンス液は、基板Ｗの回転半径内方にはほとんど向かわない。しかも、センターチャック７が下面周縁リンス位置にあるので、ベースシール部材１８は、回転ベース８から離間している。そのため、吸着ヘッド１１と回転ベース８との間の隙間に形成された不活性ガス経路６４を通った不活性ガスが、吸着ヘッド１１の円筒軸１２から凹部１５内に吹き出される。これにより、回転半径内方に液滴が向かうことを確実に抑制または防止できる。また、堰部材１６は、回転ベース８の表面を伝って、リンス液が円筒軸１２へと向かうことを阻止する。このようにして、回転駆動機構５やその他の機構部内への液体の浸入を抑制または防止できる。
【００５８】
下面周縁リンス処理の開始から予め定める下面リンス時間（たとえば１５秒〜３０秒間）が経過すると、制御装置１３０は、第２リンス液バルブ９０を閉じ、第２リンス液ノズル４からのリンス液の吐出を停止する。また、制御装置１３０は、第３揺動機構８８を駆動して、第２リンス液ノズル４をスピンチャック１の側方の退避位置に退避させる。
次いで、制御装置１３０は回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）の回転速度を第２乾燥速度（たとえば１５００ｒｐｍ程度）まで加速する。これにより、基板Ｗの下面周縁部に付着しているリンス液が遠心力によって振り切られ、基板Ｗがスピンドライ処理される（２回目のスピンドライ処理）。
【００５９】
２回目のスピンドライ処理の開始から予め定める第２乾燥処理時間（たとえば３０秒間）が経過すると、制御装置１３０は、回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１の回転を停止させる。また、制御装置１３０は不活性ガスバルブ６３を閉じる。さらに、制御装置１３０は、図４Ｈに示すように、昇降駆動機構３５の電動モータ３９を制御して、センターチャック７を受渡位置まで上昇させる。その後、制御装置１３０は、吸引バルブ５８を閉じて、吸着ヘッド１１の吸引溝１３の吸引を停止させる。これにより、基板Ｗの吸着が解除される。その後、搬送ロボット１４０のハンドが、基板Ｗの下方に進出される。
【００６０】
次いで、図４Ｉに示すように、制御装置１３０は、昇降駆動機構３５を駆動して、センターチャック７を下面周縁リンス位置まで下降させる。これにより、吸着ヘッド１１から搬送ロボット１４０のハンドに基板Ｗが引き渡される。その後、処理済みの基板Ｗが搬送ロボット１４０によって搬出され、基板Ｗに対する一連の処理が終了する。
以上のように、この実施形態によれば、処理液の液膜１２０、基板Ｗの周端面、リング部材１０の対向面１０６および周縁シール部材２１によって囲まれた空間１２１に、気体吐出口１１０から気体が導入される。これにより、この空間１２１を加圧できるので、基板Ｗの上面に供給された処理液（とくに薬液）が入り込み難くなる。その結果、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを制御できる。また、気体吐出口１１０は、スピンチャック１に保持された基板Ｗよりも下方において、対向面１０６に開口しているので、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを確実に制御できる。
【００６１】
このように、基板Ｗの周端面への回り込みを制御できることにより、処理液（とくに薬液）が支持基板９１の周端面に達することを抑制または防止できるので、支持基板９１が処理液による腐食を受けることを回避できる。したがって、複数枚のシリコンウエハ９２に対して支持基板９１を繰り返し用いることによって、基板処理のコストを低減することができる。また、支持基板９１とシリコンウエハ９２とを接着する接着剤層９３が処理液によって腐食されることを併せて回避できる。これにより、シリコンウエハ９２が支持基板９１から剥がれたり、接着剤層によって基板Ｗおよび基板処理装置が汚染されたりすることを回避できる。
【００６２】
また、この実施形態で、リング部材１０の対向面１０６と基板Ｗの周端面との間の隙間１０７の上方において、処理液の液膜１２０が繋がるように、隙間１０７が設計され、空間１２１の気圧が調整されている。これにより、処理液の液膜１２０を、重力に抗して支持でき、かつ液膜１２０が供給された気体によって破れることを抑制または防止できる。これにより、基板Ｗの上面をその周縁部分まで均一に処理することができ、かつ、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを制御できる。
【００６３】
さらにまた、リング部材１０の表面は疎水性表面であるので、リング部材１０の表面の物理的特性によっても、リング部材の周端面への処理液の回り込みを制御できる。
また、気体吐出口１１０は、リング部材１０の対向面１０６の全周にわたって連続するように開口したスリット状開口であるから、基板Ｗの周端面の全周に対応する一から連続した気体流を供給できる。これにより、基板Ｗの周端面とリング部材１０の対向面１０６との隙間１０７への処理液の入り込みを効果的に抑制または防止できる。
【００６４】
また、この実施形態では、リング部材１０は回転ベース８に支持されていて、回転ベース８とセンターチャック７とはスプライン結合している。したがって、基板Ｗとリング部材１０とは一体的に回転するから、基板Ｗの回転中であっても、基板Ｗの周端面とリング部材１０の対向面１０６との隙間１０７を安定に保持できる。これにより、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを確実に制御できる。
【００６５】
さらに、この実施形態においては、リング部材１０は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面よりも高い上面１０８を有している。これにより、遠心力による処理液の流れをリング部材１０によって規制できるので、処理液による基板Ｗの上面の処理を促進できる。
また、基板Ｗは、吸着ヘッド１１によって吸着して保持されるので、その周端面の全域をリング部材１０の対向面１０６に対向させることができ、したがって、それらの間の隙間１０７を基板Ｗの全周に渡って一様にできる。これにより、当該隙間１０７への気体の導入によって、基板周端面への処理液の回り込みを一層効果的に制御できる。
【００６６】
以上、この発明の一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。たとえば、前述の実施形態では、不活性ガスの供給経路にバッファ６６，６９，１１１が配置されているが、これらのうちの一つまたは二つが省かれてもよく、また、全てのバッファが省かれてもよい。むろん、さらに別のバッファを不活性ガスの供給経路に追加してもよい。さらに、前述の実施形態では、下面周縁リンス処理を行う例を示したが、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを制御できるので、下面周縁リンス処理は必ずしも必要ではなく、省かれてもよい。したがって、下面周縁リンス処理のための第２リンス液ノズル４およびそれに関連する構成を省いてもよい。また、前述の実施形態では、センターチャック７が、上面処理位置、下面周縁リンス位置および受渡位置の３つの高さ位置の間で変化する例を示したが、下面周縁リンス処理を省く場合には、センターチャック７は、上面処理位置と受渡位置との２つの位置の間での上下動するように制御されてもよい。また、必要に応じて、４つ以上の高さ位置で停止するようにセンターチャック７を制御してもよい。また、前述の実施形態では、吸着ヘッド１１の下面と回転ベース８の上面との間をシールするベースシール部材１８が備えられているが、このベースシール部材１８は省かれてもよい。さらに、前述の実施形態では、シリコンウエハの薄型化処理（シンニング）を例示したが、この発明は、他の処理を行う基板処理装置にも適用できる。したがって、処理対象の基板は、貼合せ基板である必要はなく、単一固体の基板であってもよい。また、処理液を供給するノズルは、処理の種類に応じて選択されればよく、前述の薬液ノズル２のようなスリット吐出口７１を有するものに限らず、処理液の連続流を棒状に吐出する通常のストレートノズルであってもよい。
【００６７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｗ 基板
Ｃ 回転軸線
１ スピンチャック
２ 薬液ノズル
３ 第１リンス液ノズル
４ 第２リンス液ノズル
５ 回転駆動機構
７ センターチャック
８ 回転ベース
１０ リング部材
１１ 吸着ヘッド
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１２ 円筒軸
１２ａ 環状溝
１３ 吸引溝
１４ 吸引路
１５ 凹部
１５ａ 底面
１６ 堰部材
１７ 環状の溝
１８ ベースシール部材
１９ 基板周縁保持部
１９ａ 対向面
２０ リング保持部
２１ 周縁シール部材
２２ ボルト
２３ キー
２４ 凹部
２５ 回転軸
２６ フランジ
２７ 電動モータ
２８ ロータ
２９ ステータ
３０ ケース
３１ ベース部
３５ 昇降駆動機構
３６ 昇降筒
３７ ボールねじ機構
３８ ギヤ機構
３９ 電動モータ
４０ 結合部材
４１ 長穴
４２ 軸受け
４３ ボールナット
４４ 連結部材
４５ ねじ軸
４６ 歯車
４７ リング歯車
４８ ギヤケース
４９ 軸受け
５３ 吸引管
５４ 吸引路
５５ 吸引室
５６ 吸引路
５７ 真空装置
５８ 吸引バルブ
６０ 不活性ガス供給口
６１ 不活性ガス導入路
６２ 不活性ガス供給源
６３ 不活性ガスバルブ
６４ 不活性ガス経路
６５ 大内径部
６６ バッファ
６７ 不活性ガス経路
６８ 不活性ガス経路
６９ バッファ
７０ ノズル本体
７１ スリット吐出口
７２ 第１シート
７３ 第２シート
７４ 第１アーム
７５ 第１アーム支持軸
７６ 第１揺動機構
７７ エッチング液供給管
７８ エッチング液バルブ
８０ 第２アーム
８１ 第２アーム支持軸
８２ 第２揺動機構
８３ 第１リンス液供給管
８４ 第１リンス液バルブ
８６ 第３アーム
８７ 第３アーム支持軸
８８ 第３揺動機構
８９ 第２リンス液供給管
９０ 第２リンス液バルブ
９１ 支持基板
９２ シリコンウエハ
９３ 接着剤層
９５ 第１段差面
９６ 第１底面
９７ 第２底面
９８ 第２段差面
９９ 位置決めリング
１０１ 本体
１０２ 環状リップ
１０３ 空間
１０６ 対向面
１０７ 隙間
１０８ 上面
１０９ 気体経路
１１０ 気体吐出口
１１１ バッファ
１１２ 気体流入路
１１３ 底壁
１２０ 処理液の液膜
１２１ 空間
１３０ 制御装置
１４０ 搬送ロボット
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を水平姿勢で回転させ、その基板に処理液を供給する基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
基板を一枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置は、たとえば、基板を水平姿勢で保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板に対して処理液（薬液またはリンス液）を供給する処理液ノズルとを備えている。このような基板処理装置を用いた基板処理は、たとえば、薬液処理工程、リンス工程および乾燥工程を含む。薬液処理工程では、スピンチャックに保持された基板に薬液が供給される。薬液は、基板上で遠心力を受けて基板表面の全域に広がる。リンス工程では、スピンチャックに保持された基板に純水（脱イオン水）などのリンス液が供給される。リンス液は、基板上で遠心力を受けて基板表面の全域に広がる。これにより、基板表面の薬液がリンス液に置換される。乾燥工程では、スピンチャックが高速（たとえば３０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍ）で回転される。これにより、基板表面のリンス液が遠心力によって振り切られる。
【０００３】
薬液処理工程では、基板表面に供給された薬液が、基板の周端面を伝って基板の裏面（下面）回り込む場合がある。たとえば、酸性薬液のように強い腐食性の薬液が用いられると、基板の下面が腐食されるおそれがある。そこで、特許文献１の先行技術では、基板の下面周縁部とスピンチャックの回転ベースの上面との間にリップパッキンを配置し、このリップパッキンによって基板下面の中央部への処理液の進入を防止している。また、特許文献２の先行技術では、基板の下面に対向するステージからガスを吹き出して、基板下面とステージとの間に形成されるガス流によって基板下面へのエッチング液の進入を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０６４８５号公報
【特許文献２】特開２００８−２８２９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２の先行技術では、処理液は基板の周端面に至るので、周端面の腐食が望ましくない場合には、適用することができない。
たとえば、シリコンウエハ等を薬液（とくにエッチング液）によって薄型化する処理では、シリコンウエハと支持基板（たとえばガラス基板）とを貼り合わせた貼合せ基板が処理対象の基板となる。このような貼合せ基板の処理に特許文献１，２の先行技術を適用すると、シリコンウエハだけでなく支持基板の周端面に薬液が及ぶから、支持基板が周端面から腐食されて縮小するおそれがある。そのため、コスト削減のために支持基板を複数枚のシリコンウエハに対して繰り返し用いると、その大きさが徐々に小さくなり、ついには使用不可能なほど小さくなってしまう。したがって、支持基板の使用回数が少なくなるから、生産コストの削減効果が制限される。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、基板の周端面への処理液の回り込みを制御する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】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を水平姿勢で保持する基板保持手段（１）と、前記基板保持手段を鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（５）と、前記基板保持手段に保持された基板の上面に処理液を供給する処理液ノズル（２，３）と、前記基板保持手段に保持された基板の周端面に回転半径外方から隙間（１０７）を開けて対向する対向面（１０６）を有し、この対向面に気体吐出口（１１０）を有するリング部材（１０）と、前記基板保持手段に備えられ、当該基板保持手段に保持された基板の周縁部下面に密接し、かつ前記気体吐出口よりも下方において前記リング部材に密接する周縁シール部材（２１）と、前記気体吐出口へと気体を供給する気体供給手段（６７，６８）とを含む、基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
【０００８】
この構成によれば、基板の周端面、リング部材の対向面および周縁シール部材によって囲まれた空間に、前記対向面に形成された気体吐出口から気体が導入される。これにより、この空間を加圧できるので、基板の上面に供給された処理液が入り込み難くなる。その結果、基板の周端面への処理液の回り込みを制御できる。
前記気体吐出口は、基板よりも下方において、前記対向面に開口していることが好ましい。これにより、基板の周端面への処理液の回り込みをより確実に制御できる。
【０００９】
前記基板は、処理液によって上面を処理すべきウエハと、このウエハの下面に貼り合わされた支持基板とを含む貼合せ基板であってもよい。この場合、処理液が支持基板の周端面に達することを抑制または防止できるので、支持基板が処理液による腐食を受けることを回避できる。したがって、複数枚のウエハに対して支持基板を繰り返し用いることによって、基板処理のコストを低減することができる。また、ウエハと支持基板とを接着剤層で貼り合わせている場合に、接着剤層が処理液によって腐食されることを併せて回避できる。
【００１０】
前記処理液は、基板の上面（たとえば、前記貼合せ基板におけるシリコンウエハの上面）をエッチングするためのエッチング液であってもよい。
また、前記気体供給手段は、不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（６７，６８）を含んでいてもよい。不活性ガスとしては、窒素ガス、乾燥空気等を例示できる。
請求項２記載の発明は、前記リング部材の対向面が、前記基板の上面に供給された処理液の液膜が前記基板の上面から前記対向面まで繋がるように設定された前記隙間を開けて前記基板保持手段に保持された基板の周端面に対向するように配置されている、請求項１に記載の基板処理装置である。この構成によれば、基板の周端面、リング部材の対向面および周縁シール部材に加えて処理液の液膜によって囲まれた空間に、前記対向面に形成された気体吐出口から気体が導入される。これにより、当該空間内の圧力を高めて、処理液に働く重力に抗して、当該処理液の基板周端面への回り込みを抑制または防止できる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記気体供給手段が、前記基板保持手段に保持された基板の周端面、前記対向面および前記周縁シール部材によって囲まれた空間内の気圧が大気圧よりも大きくなるように前記気体吐出口に気体を供給する、請求項１または２に記載の基板処理装置である。これにより、基板の周端面とリング部材の対向面との隙間への処理液の進入を効果的に抑制または防止できる。とくに、請求項２の発明の特徴と組み合わせられる場合に、加圧された気体によって、液膜を重力に抗して支持することができるので、基板周端面への処理液の回り込みを抑制または防止できる。
【００１２】
前記気体供給手段は、前記空間内の気圧が、大気圧よりも予め定めた微差圧（たとえば、１００Ｐａ〜３００Ｐａ）だけ大きくなるように前記気体吐出口に気体を供給するように構成されていることが好ましい。さらに、具体的には、前記気体供給手段は、前記空間内の気圧が、前記処理液の液膜が破れず、かつ、重力に抗して当該液膜が支持されるように調節された圧力となるように、前記気体吐出口に気体を供給するように構成されていることが好ましい。これにより、安定な液膜によって基板の上面を周縁領域まで均一に処理することができ、かつ、基板の周端面への処理液の回り込みを制御できる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記リング部材の表面が疎水性表面である、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。この構成により、基板周端面とリング部材の対向面との間の隙間への処理液の進入を、リング部材の表面の物理的特性によっても制御することができる。
請求項５記載の発明は、前記気体吐出口が、前記基板保持手段に保持された基板の周端面の全周に渡って連続するように開口したスリット状開口である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、基板の周端面の全周から気体を供給できるから、基板の周端面とリング部材の対向面との隙間への処理液の入り込みをより一層効果的に抑制または防止できる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記リング部材が、前記基板保持手段に固定されており、当該基板保持手段と一体的に回転するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、基板の回転中であっても、基板の周端面とリング部材の対向面との隙間を安定に保持できる。したがって、この隙間への気体の導入によって、基板の周端面への処理液の回り込みをより一層確実に制御できる。
【００１５】
前記リング部材は、前記基板保持手段に保持された基板の上面よりも高い上面を有していてもよい。これにより、遠心力による処理液の流れをリング部材によって規制できるので、処理液による基板上面の処理を促進できる。その一方で、基板周端面への処理液の回り込みを制御できる。
請求項７記載の発明は、前記基板保持手段が、基板の下面に対向する吸着面（１１ａ）を有する吸着保持部材（１１）を含み、前記吸着保持部材の前記吸着面と基板との間の空気を吸引することによって、基板を当該吸着面に吸着させて保持するように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、基板の下面を吸着保持部材で吸着して保持できるので、基板の周端面の全域をリング部材の対向面に対向させることができ、したがって、それらの間の隙間を基板の全周に渡って一様にできる。これにより、当該隙間への気体の導入によって、基板周端面への処理液の回り込みを一層効果的に制御できる。
【００１６】
請求項８記載の発明は、前記基板保持手段が、前記リング部材を保持した回転ベース（８）をさらに含み、前記吸着保持部材を前記回転ベースに対して上下動させる昇降手段（３５）をさらに含む、請求項７に記載の基板処理装置である。この構成により、吸着保持部材をリング部材に対して上下動させることができるので、未処理基板を基板搬送ロボットから吸着保持部材に搬入したり、処理済み基板を吸着保持部材から基板搬送ロボットによって搬出したりすることができる。処理液によって基板を処理するときには、基板の周端面がリング部材の対向面に対向する高さに基板を配置することによって、基板の周端面への処理液の回り込みを制御できる。
【００１７】
前記回転ベースに気体経路（６８）が形成されており、この気体経路が前記気体吐出口に結合されていてもよい。このような気体経路は、途中で、吸着保持部材と回転ベースとの間の隙間（６４）に分岐していてもよい。この場合、回転ベースと吸着保持部材とが接近したときに、それらの間をシールするベースシール部材（１８）がさらに備えられていることが好ましい。この構成では、回転ベースと吸着保持部材とが離間しているときは、それらの間の隙間に気体経路からの気体が吹き出すことで、回転駆動機構その他の機構部内への処理液の進入を防ぐことができる。また、回転ベースと吸着保持部材とが接近したときには、それらの間の隙間が狭められ、かつ前記ベースシール部材によって当該隙間が閉空間となる。したがって、リング部材の気体吐出口へと加圧された気体を供給できる。
【００１８】
前記気体経路の途中には、蓄圧空間を提供するバッファ部（６６，６９，１１１）が設けられていてもよい。このようなバッファ部は、リング部材の内部に形成されていてもよい。リング部材の内部に形成されるバッファ部の容積は、バッファ部から気体吐出口までの気体経路（１０９）の容積よりも大きいことが好ましい。たとえば、気体吐出口がスロット状である場合、バッファ部から気体吐出口までの気体経路は、リング部材の全周に渡って連続していてもよい。この場合、バッファ部が全周に渡って連続していてもよく、その周方向横断面積（たとえば、周方向のいたるところで一様）は、当該連続状の気体経路の周方向横断面積（たとえば、周方向のいたるところで一様）よりも大きいことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な縦断面図であり、前記基板処理装置の上方部分を示す。
【図１Ｂ】前記実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な縦断面図であり、図１Ａに示された構成の下方に連なる下方部分を示す。
【図２】リング部材の近傍の構成を拡大して示す断面図である。
【図３】前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図４Ａ】前記基板処理装置による基板の処理工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｃの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｄの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｆ】図４Ｅの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｇ】図４Ｆの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｈ】図４Ｇの次の工程を示す図解的な断面図である。
【図４Ｉ】図４Ｈの次の工程を示す図解的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａおよび図１Ｂは、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な縦断面図であり、図１Ａは上方部分を示し、図１Ｂは図１Ａに示された構成の下方に連なる下方部分を示す。この基板処理装置は、シリコンウエハにおけるデバイス形成面（表面）とは反対側の主面（裏面）からのエッチングによって、シリコンウエハを薄型化（シンニング）する用途に用いることができる。処理対象の基板は、この実施形態では、シリコンウエハと支持基板とを貼り合わせた貼合せ基板である。より具体的には、シリコンウエハのデバイス形成面（表面）が接着剤によって支持基板の主面に貼り付けられることによって、貼合せ基板が作製されている。支持基板は、たとえば、ガラス基板からなり、シリコンウエハと実質的に同等の半径を有する円形基板である。支持基板を用いることによって、シリコンウエハの変形および破損を抑制または防止しながら、その吸着保持および搬送を行うことができる。シリコンウエハの薄型化のために用いられるエッチング液は、たとえば、フッ硝酸（フッ酸硝酸混合液）であってもよいし、バッファードフッ酸であってもよい。以下の説明では、一例として、フッ硝酸をエッチング液として用いたウエハ薄型化処理について説明する。
【００２１】
基板処理装置は、スピンチャック１と、薬液ノズル２と、第１リンス液ノズル３と、第２リンス液ノズル４と、回転駆動機構５を含む。スピンチャック１は、前述の貼合せ基板である基板Ｗを水平姿勢で保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ｃまわりに回転可能な基板保持手段である。スピンチャック１は、この実施形態では、シリコンウエハが上方に位置し、支持基板が下方に位置する姿勢で貼合せ基板を保持する。すなわち、基板Ｗの上面は、シリコンウエハの裏面である。回転駆動機構５は、スピンチャック１に対して回転力を与えて回転軸線Ｃまわりに回転させるものであり、この実施形態では、電動モータを含む。薬液ノズル２は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面（シリコンウエハの裏面）にエッチング液を供給するもので、この実施形態では、スリット状のエッチング液吐出口を有するスリットノズルで構成されている。第２リンス液ノズル３は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面に向けてリンス液を供給するように構成されている。第２リンス液ノズル４は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの下面周縁部に向けてリンス液を供給するように構成されている。典型的なリンス液は、純水（脱イオン水）である。
【００２２】
スピンチャック１は、基板Ｗの下面中央部を吸着して基板Ｗを水平姿勢で保持するセンターチャック７（吸着保持部材）と、基板Ｗの下面周縁部を支持する回転ベース８とを含む。回転ベース８の周縁部には、リング部材１０が固定されている。センターチャック７は、基板Ｗの下面中央部（支持基板の下面中央部）を吸着して保持する吸着ヘッド１１と、吸着ヘッド１１の下面中央に一体的に結合され、スピンチャック１の回転軸線Ｃに沿って鉛直下方に延びた円筒軸１２とを含む。
【００２３】
吸着ヘッド１１は、円筒軸１２の回転中心と同心の円板状に形成されており、その半径は、基板Ｗの半径よりも小さく、たとえば、基板Ｗの半径の４／５程度である。吸着ヘッド１１の表面には、吸引溝１３が形成されている。この吸引溝１３は、吸着ヘッド１１の中心から円筒軸１２の内部に延びて形成された吸引路１４に連通している。したがって、基板Ｗが吸着ヘッド１１上に置かれた状態で吸引路１４内を吸引することにより、基板Ｗを吸着ヘッド１１の上面１１ａに吸着して保持することができる。吸着ヘッド１１は、回転ベース８と一体的に回転するとともに、回転ベース８に対して上下動可能であるように構成されている。すなわち、吸着ヘッド１１は、図１に示されている上面処理位置と、この上面処理位置よりも上方の下面周縁リンス位置と、この下面周縁リンス位置よりもさらに上方の受渡位置との間で昇降変位可能である。
【００２４】
回転ベース８は、ほぼ円板状に形成されており、中央部の上面には、吸着ヘッド１１を収容するための凹部１５が形成されている。この凹部１５は、吸着ヘッド１１の平面視形状に整合する形状を有しており、たとえば吸着ヘッド１１の平面視形状が円形であれば、凹部１５は吸着ヘッド１１よりも若干大きな半径の円形の平面視形状を有している。凹部１５の底面１５ａには、環状の堰部材１６が一体的に立設されている。吸着ヘッド１１の下面１１ｂには、堰部材１６を収容できるように、堰部材１６に整合した環状の溝１７が形成されている。この環状の溝１７の外側、すなわち、堰部材１６の外側に対向する位置には、吸着ヘッド１１の下面１１ｂにベースシール部材１８が取り付けられている。ベースシール部材１８は、溝１７を取り囲む環状に形成されており、吸着ヘッド１１と回転ベース８とが接近した状態（図１の状態）において、堰部材１６の外側で、凹部１５の底面１５ａと吸着ヘッド１１の下面１１ｂとの間をシールし、その内外を液密および気密に区画する。
【００２５】
回転ベース８は、凹部１５の外側に環状に立ち上がった基板周縁保持部１９を有し、さらにその外側の周縁部にリング保持部２０を有している。基板周縁保持部１９は、基板Ｗの下面周縁部に対向する対向面１９ａを有しており、この対向面１９ａの外側に周縁シール部材２１を保持している。
基板Ｗを保持した吸着ヘッド１１が図１に示す下位置にあるとき、基板Ｗの下面周縁部が周縁シール部材２１を押し潰し、周縁シール部材２１は、その復元力（弾性力）によって、基板Ｗの下面周縁部に押し付けられる。これにより、周縁シール部材２１は、基板Ｗの下面に密接して、周縁シール部材２１の内外の空間を液密および気密に区画する。リング保持部２０には、リング部材１０が保持されている。リング部材１０は、ボルト２２を用いてリング保持部２０に固定されている。リング部材１０の表面は、疎水性表面となっている。より具体的には、リング部材１０は、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）等の疎水性の樹脂で構成されていてもよいし、フッ素樹脂コートされた疎水性表面を有する金属材料で構成されていてもよい。
【００２６】
回転ベース８の下面には、回転軸２５が一体的に結合されている。回転軸２５は、スピンチャック１の回転軸線Ｃに沿って鉛直下方に延びている。回転軸２５の上方部には、センターチャック７の円筒軸１２を受け容れる円筒状の凹部２４が形成されている。この凹部２４の側壁には、キー２３と係合するキー溝が鉛直方向に沿って形成されている。キー２３は、センターチャック７の円筒軸１２の外周面に固定されている。このように、回転ベース８とセンターチャック７とは、スプライン結合されている。
【００２７】
回転軸２５の途中部にフランジ２６が形成されており、このフランジ２６は、回転駆動機構５を構成する電動モータ２７のロータ２８に結合されている。電動モータ２７は、ロータ２８と、その外側に配置されたステータ２９とを含む。ロータ２８は、中空軸であり、その内側に回転軸２５が挿通している。電動モータ２７は、ケース３０に収容されている。ケース３０は、当該基板処理装置のベース部３１によって支持されている。
【００２８】
回転軸２５の外側には、吸着ヘッド１１を上下動させるための昇降駆動機構３５が配置されている。昇降駆動機構３５は、回転軸２５を取り囲むように配置された昇降筒３６と、昇降筒３６を上下動させる複数のボールねじ機構３７と、ボールねじ機構３７を作動させるためのギヤ機構３８と、駆動源としての電動モータ３９とを含む。昇降筒３６は、ボルト等の結合部材４０によって円筒軸１２（センターチャック７）と結合されており、円筒軸１２と一体的に上下動する。回転軸２５には、上下方向に延びる長穴４１が上方部の側壁に形成されており、この長穴を結合部材４０が挿通している。昇降筒３６は、当該昇降軸３６を取り囲むように配置された軸受け４２の内輪に結合されている。軸受け４２の外輪は、ボールねじ機構３７のボールナット４３に結合された筒状の連結部材４４に固定されている。
【００２９】
ボールねじ機構３７は、ボールナット４３と、鉛直方向に延びたねじ軸４５とを含む。ねじ軸４５が回転するとボールナット４３が上下動し、この上下動が連結部材４４および軸受け４２を介して昇降筒３６に伝達され、センターチャック７の上下動を引き起こす。ギヤ機構３８は、ねじ軸４５の下端に結合された歯車４６と、この歯車４６と噛合したリング歯車４７と、これらを収容したギヤケース４８とを含む。ギヤケース４８は、ケース３０の上面に固定されている。このギヤケース４８には、ねじ軸４５を回転自在に支持する軸受け４９が固定されている。ギヤケース４８は、平面視において回転軸２５を取り囲む環状に形成されている。リング歯車４７は、平面視において回転軸２５を取り囲むリング状に形成されており、複数のボールねじ機構３７のねじ軸４５の下端に結合された歯車４６の全てと噛合している。ギヤケース４８上には、電動モータ３９が支持されている。電動モータ３９の駆動軸にはプーリ（図示せず）が固定されており、このプーリがリング歯車４７に噛合している。したがって、電動モータ３９を正転または逆転すると、リング歯車４７が回転軸２５のまわりで時計回り回転または反時計回り回転し、複数のボールねじ機構３７のねじ軸４５の同期回転を引き起こす。
【００３０】
回転軸２５は中空軸であり、その内部には、吸引管５３が挿通されている。吸引管５３の上端は、円筒軸１２の下端部に形成された環状溝１２ａに入り込んでいる。環状溝１２ａは、センターチャック７の上下動ストローク以上の深さを有している。したがって、センターチャック７の上下動によらずに、円筒軸１２内の吸引路１４と吸引管５３内の吸引路５４との結合が維持されるようになっている。吸引管５３の下端部は、ベース部３１に固定されている。すなわち、吸引管５３は、この実施形態では、回転も上下動もしない。吸引管５３の下端は、ベース部３１内に形成された吸引室５５に開放している。この吸引室５５内の空気は、吸引路５６を介して真空装置５７によって吸引されるようになっている。吸引路５６には、吸引バルブ５８が介装されている。
【００３１】
ベース部３１には、吸引管５３の下端部近傍において開口した不活性ガス供給口６０に連通する不活性ガス導入路６１が形成されている。この不活性ガス導入路６１には、不活性ガス供給源６２からの不活性ガスが供給されるようになっている。不活性ガス供給源６２と不活性ガス導入路６１との間の不活性ガス経路には、不活性ガスバルブ６３が介装されている。
【００３２】
不活性ガス供給口６０の上方には、回転軸２５の下端部が位置している。回転軸２５の下端部には、内径が拡大された大内径部６５が設けられている。この大内径部６５と吸引管５３の外周面との間に、不活性ガスを蓄えて蓄圧するためのバッファ６６（蓄圧室）が形成されている。このバッファ６６は、上方に向けて断面積が狭まり、回転軸２５の内周面と吸引管５３の外周面との間に形成された不活性ガス経路６７に連通している。この不活性ガス経路６７は、鉛直上方に向かって延びており、円筒軸１２に対向する位置で、この円筒軸１２と回転ベース８との間の隙間に形成された不活性ガス経路６４へと分岐し、さらに、回転ベース８内に形成された不活性ガス経路６８へと連通している。
【００３３】
薬液ノズル２は、水平方向に沿って延びる直方体状のノズル本体７０を備えている。ノズル本体７０の下面には、水平方向に沿って直線状に開口するスリット吐出口７１が形成されている。スリット吐出口７１の長さ（長手方向の大きさ）は、基板Ｗの直径よりも大きい。スリット吐出口７１は、ノズル本体７０の長手方向に沿う帯状にエッチング液を吐出する。
【００３４】
ノズル本体７０の一方側側面（図１Ａに示す左面）には、長方形状の可撓性の第１シート７２が鉛直姿勢で取り付けられている。また、ノズル本体７０の他方側側面（図１Ａに示す右面）には、長方形状の可撓性の第２シート７３が鉛直姿勢で取り付けられている。第１および第２シート７２，７３のシート幅（基板Ｗの法線方向の長さ）は、その下端縁が吸着ヘッド１１に支持された基板Ｗの上面（または、基板Ｗの上面に形成された処理液の液膜）に当接して、第１および第２シート７２，７３が撓む程度の値に設定されている。
【００３５】
薬液ノズル２は、ほぼ水平に延びる第１アーム７４に取り付けられている。この第１アーム７４は、スピンチャック１の側方でほぼ鉛直に延びた第１アーム支持軸７５に支持されている。第１アーム支持軸７５には、第１揺動機構７６が結合されており、この第１揺動機構７６の駆動力によって、第１アーム支持軸７５を回動させて、第１アーム７４を揺動させることができるようになっている。これにより、薬液ノズル２から吐出される帯状のエッチング液の液膜が基板Ｗの上面を走査し、さらに、基板Ｗ上のエッチング液の液膜上を第１および第２シート７２，７３が走査する。
【００３６】
薬液ノズル２には、スリット吐出口７１に連通するエッチング液供給管７７が接続されている。エッチング液供給管７７には、エッチング液供給源からのエッチング液（たとえば、フッ硝酸）が供給されるようになっている。エッチング液供給管７７の途中部には、エッチング液供給管７７の流路を開閉するためのエッチング液バルブ７８が介装されている。
【００３７】
第１リンス液ノズル３は、たとえば連続流の状態でリンス液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック１の上方でほぼ水平に延びる第２アーム８０の先端に下方を向けて取り付けられている。この第２アーム８０は、スピンチャック１の側方でほぼ鉛直に延びた第２アーム支持軸８１に支持されている。第２アーム支持軸８１には、モータなどの第２揺動機構８２が結合されており、この第２揺動機構８２の駆動力によって、第２アーム支持軸８１を回転させて、第２アーム８０を揺動させることができるようになっている。第１リンス液ノズル３には、第１リンス液供給管８３が接続されている。第１リンス液供給管８３を通して第１リンス液ノズル３にリンス液供給源からリンス液（たとえば純水）が供給されるようになっている。第１リンス液供給管８３の途中部には、第１リンス液供給管８３の流路を開閉するための第１リンス液バルブ８４が介装されている。
【００３８】
第２リンス液ノズル４は、たとえば連続流の状態でリンス液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック１の上方でほぼ水平に延びる第３アーム８６の先端に鉛直上方に対してたとえば約０〜３０°傾斜した方向に向けて取り付けられている。この第３アーム８６は、スピンチャック１の側方でほぼ鉛直に延びた第３アーム支持軸８７に支持されている。第３アーム支持軸８７には、モータなどの第３揺動機構８８が結合されており、この第３揺動機構８８の駆動力によって、第３アーム支持軸８７を回転させて、第３アーム８６を揺動させることができるようになっている。第２リンス液ノズル４は、基板Ｗの下面周縁部のリンス処理のときに、基板Ｗの下面周縁部に向けてリンス液を吐出する。
【００３９】
第２リンス液ノズル４には、第２リンス液供給管８９が接続されている。第２リンス液供給管８９を通して第２リンス液ノズル４にリンス液供給源からリンス液が供給されるようになっている。第２リンス液供給管８９の途中部には、第２リンス液供給管８９の流路を開閉するための第２リンス液バルブ９０が介装されている。
図２は、リング部材１０の近傍の構成を拡大して示す断面図である。基板Ｗは、支持基板９１とシリコンウエハ９２とを接着剤層９３で接着して構成されている。回転ベース８は、基板周縁保持部１９の回転半径外方にリング保持部２０を有しており、リング保持部２０の表面は、基板周縁保持部１９の表面（対向面１９ａ）よりも低い。基板周縁保持部１９とリング保持部２０との間には、下方に向かうに従って回転半径内方に向かって傾斜する第１段差面９５が形成されている。第１段差面９５の下端は、水平な第１底面９６に連なっている。第１底面９６は、第１段差面９５の下端から回転半径外方に向かって水平に延びている。この第１底面９６の外側には、第２底面９７が配置されている。第２底面９７は第１底面９６よりも低く、第１および第２底面９６，９７の間には、第２段差面９８が形成されている。第２段差面９８は、回転半径外方に向かって下り勾配の傾斜面となっている。第２底面９７のさらに外方には、位置決めリング９９が、リング保持部２０の外周縁に沿って全周にわたって形成されている。位置決めリング９９は、第２底面９７から上方に突出している。
【００４０】
第１段差面９５と第１底面９６とで囲まれた空間に周縁シール部材２１が嵌め込まれており、第１段差面９５および第１底面９６に接している。周縁シール部材２１は、たとえば、シリコンゴム等の弾性材料で一体的に形成されたリング状のリップパッキンからなり、本体１０１と、本体１０１の上部内縁に結合された環状リップ１０２とを有している。環状リップ１０２は、本体１０１の上部内縁から立ち上がり、さらに回転半径外方に向かって延びている。これにより、環状リップ１０２は、本体１０１の上方に、回転半径外方に向かって開放された空間１０３を区画している。環状リップ１０２は、基板Ｗが押し付けられることによって本体１０１に向かって弾性変形する。この変形した環状リップ１０２の復元力によって、環状リップ１０２の先端縁部が基板Ｗの下面周縁部に弾性的に当接し、これによって、周縁シール部材２１の内方と外方とが液密および気密に区画（シール）される。環状リップ１０２は、基板Ｗが押し付けられて弾性変形したときに、その先端縁が平面視において基板Ｗの周端とほぼ一致するように設計されている。
【００４１】
リング部材１０は、その底面が第２底面９７上に当接し、回転半径内方の下縁部が第２段差面９８に当接し、回転半径外方の下縁部が位置決めリング９９の内周面に当接している。そして、リング部材１０は、周方向の複数箇所に配置されたボルト２２によって、リング保持部２０に固定されている。リング部材１０は、回転半径内方に、対向面１０６を有している。対向面１０６は、内向きのほぼ円筒面に形成されており、基板Ｗの周端面に対して、隙間１０７を空けて対向するように設計されている。隙間１０７は、たとえば、０．５ｍｍ程度である。
【００４２】
対向面１０６は、その上方領域において基板Ｗの周端面に隙間１０７を開けて対向し、その下方領域においては周縁シール部材２１の本体１０１に対向し、この本体１０１に当接している。リング部材１０の上面１０８は、保持された基板Ｗの上面よりも微小高さだけ上方に位置しており、それに応じて、対向面１０６の上方領域は、基板Ｗの上面よりも上方にまで延びている。また、対向面１０６の下方領域は、第２段差面９８の傾斜と整合するように傾斜して、内方に向かってせり出した傾斜面となっており、周縁シール部材２１の本体１０１を押し潰して弾性変形させている。したがって、リング部材１０の対向面１０６と周縁シール部材２１の本体１０１とは、本体１０１の復元力によって、液密および気密に密接している。
【００４３】
対向面１０６において、基板Ｗの下面よりも下方に対応する位置には、気体吐出口１１０が形成されている。この実施形態では、気体吐出口１１０は、全周に亘って連続したスロット状（スリット状）に形成されており、周方向に直交する横断面が至るところで一様な開口である。気体吐出口１１０の内方には、リング部材１０の内部にバッファ１１１（蓄圧室）が形成されている。バッファ１１１は、この実施形態では、リング部材１０の全周に亘って連続した空間であり、かつ、周方向に直交する横断面が至るところで一様な空間である。周方向に直交する横断面において、バッファ１１１の断面積は、バッファ１１１から気体吐出口１１０に至る気体経路１０９の断面積よりも大きい。これにより、バッファ１１１に蓄えられて蓄圧された気体を気体吐出口１１０から安定に流出させることができる。バッファ１１１には、リング部材１０に形成された気体流入路１１２が連通している。気体流入路１１２は、バッファ１１１の下方の底壁１１３を貫通し、回転ベース８に形成された不活性ガス経路６８に連通している。これにより、不活性ガス経路６８からバッファ１１１へと不活性ガスを供給できる。不活性ガス経路６８の途中には、基板周縁保持部１９の下方において、屈曲部が形成されており、この屈曲部にバッファ６９（蓄圧室）が形成されている。
【００４４】
吸着ヘッド１１を上面処理位置（図１Ａおよび図２に示す位置）としてスピンチャック１を回転させ、スピンチャック１に保持されている基板Ｗの上面に処理液（たとえば薬液。この実施形態ではフッ硝酸）を供給すると、この処理液は遠心力を受けて回転半径外方へと広がる。このとき、処理液の液膜１２０は、基板Ｗの周端面に至り、さらに隙間１０７を乗り越えて、リング部材１０の上面１０８にまで連続する。このとき、気体吐出口１１０から気体を吐出させると、処理液の液膜１２０、基板Ｗの周端面、リング部材１０の対向面１０６、および周縁シール部材２１によって囲まれた空間１２１が加圧され、液膜１２０を重力に抗して支持する。これにより、液膜１２０は、シリコンウエハ９２の半分程度の厚さの高さ位置に留まり、それよりも下方へは進入しない。すなわち、液膜１２０は、接着剤層９３に達せず、したがって、その下方の支持基板９１の周端面にも達しない。また、空間１２１に供給される気体によって、隙間１０７上の液膜１２０が破られることもない。このような状態は、たとえば、空間１２１の気圧が大気圧よりも微差圧（たとえば１００Ｐａ〜３００Ｐａ）程度高くなるように不活性ガスの供給を制御することによって実現される。
【００４５】
図３は、前記基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この基板処理装置は、マイクロコンピュータを含む制御装置１３０を備えている。制御装置１３０は、回転駆動機構５、昇降駆動機構３５（とくに駆動源である電動モータ３９）、第１〜第３揺動駆動機構７６，８２，８８、および真空装置５７などの動作を制御する。また、制御装置１３０は、バルブ５８，６３，７８，８４，９０の開閉を制御する。
【００４６】
図４Ａ〜４Ｉは、前記基板処理装置による基板Ｗの処理工程を順に示す図解的な断面図である。処理対象の基板Ｗが搬入される前の初期状態では、薬液ノズル２、第１リンス液ノズル３および第２リンス液ノズル４は、スピンチャック１の側方の退避位置に退避させられている。また、バルブ５８，６３，７８，８４，９０は、いずれも閉じられている。また、真空装置５７が作動状態にある。そして、図４Ａに示すように、吸着ヘッド１１（センターチャック７）は、中間位置である下面周縁リンス位置で基板Ｗの搬入を待機している。この状態で、搬送ロボット１４０は、未処理の基板Ｗを保持したハンドを、吸着ヘッド１１の上方に進出させる。
【００４７】
次いで、図４Ｂに示すように、制御装置１３０は、昇降駆動機構３５の電動モータ３９を駆動してセンターチャック７を上位置である受渡位置まで上昇させる。これにより、搬送ロボット１４０のハンドから吸着ヘッド１１に基板Ｗが渡され、吸着ヘッド１１の上面１１ａに基板Ｗが載置される。その後、制御装置１３０は吸引バルブ５８を開いて吸着ヘッド１１の吸引溝１３内を吸引する。これにより、基板Ｗの下面中央部が、吸着ヘッド１１の上面１１ａに吸着され、吸着ヘッド１１上に基板Ｗが吸着保持される。
【００４８】
次いで、図４Ｃに示すように、制御装置１３０は昇降駆動機構３５の電動モータ３９を駆動して、吸着ヘッド１１（センターチャック７）を下位置である上面処理位置まで下降させる。
吸着ヘッド１１が図４Ｃに示す上面処理位置に達する過程で、周縁シール部材２１の環状リップ１０２に基板Ｗの下面周縁部が当接し、さらに上面処理位置に達するまでに、基板Ｗの下面周縁部は環状リップ１０２を圧縮して弾性変形させる。これにより、基板Ｗの下面周縁部と回転ベース８との間が気密および液密にシールされる。また、基板Ｗの下面周縁部に環状リップ１０２が密接するので、基板Ｗの下面周縁部も同時にシール（被覆）され、この領域が処理液等から保護された状態となる。
【００４９】
また、吸着ヘッド１１が上面処理位置に達する過程で、吸着ヘッド１１の下面１１ｂに配置されたベースシール部材１８は、回転ベース８の凹部１５の底面に接触し、さらに吸着ヘッド１１が下位置に達するまでに、圧縮されて弾性変形する。これにより、吸着ヘッド１１の下面１１ｂと回転ベース８との間が液密および気密にシールされる。したがって、ベースシール部材１８の内側において、回転ベース８と吸着ヘッド１１との間の空間は、ベースシール部材１８によって封止される。
【００５０】
吸着ヘッド１１が下位置まで達した後、制御装置１３０は回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）を低速度（たとえば１０ｒｐｍ）で等速回転させる。また、制御装置１３０は不活性ガスバルブ６３を開く。これにより、回転軸２５と吸引管５３との間の不活性ガス経路６７を通り、さらに、回転ベース８内に形成された不活性ガス経路６８を通って、リング部材１０へと不活性ガスが送り込まれる。このとき、回転ベース８と吸着ヘッド１１との間がベースシール部材１８によって封止されているので、回転ベース８およびセンターチャック７の間の隙間に形成された不活性ガス経路６４への不活性ガスの流れはほとんど形成されない。なお、図示は省略するが、回転軸２５に形成された長穴４１は、シールパッキン（Ｏリングなど）等を用いた封止手段によって適切に封止されており、この長穴４１を通る不活性ガスの流れは生じないようになっている。
【００５１】
さらに、図４Ｄに示すように、制御装置１３０は、第１揺動機構７６を駆動して、薬液ノズル２を基板Ｗの上方へと導く。薬液ノズル２が基板Ｗの上方に到達すると、制御装置１３０は、エッチング液バルブ７８を開き、スリット吐出口７１から帯状のプロファイルでエッチング液を吐出させる。制御装置１３０は第１揺動機構７６を駆動して、薬液ノズル２を、基板Ｗの上方で往復揺動（往復スキャン）させる。これにより、基板Ｗの上面全域にエッチング液の液膜が形成される。薬液ノズル２とともに揺動される第１および第２シート７２，７３（図１Ａ参照）は、基板Ｗ上の失活したエッチング液を掻き取る機能と、基板Ｗ上のエッチング液を均す機能とを有している。すなわち、シート７２，７３のうち薬液ノズル２よりも先行するシートは、失活したエッチング液を掻き取り、薬液ノズル２に後行するシートは、基板Ｗ上のエッチング液を均す。このようにして、シリコンウエハ９２（図２参照）の上面をエッチング液の液膜によって均一にエッチングして、シリコンウエハ９２の薄型化（シンニング）処理を行うことができる。
【００５２】
また、基板Ｗの周縁部においては、図２を参照して前述したとおり、リング部材１０の対向面１０６が隙間１０７を開けて基板Ｗの周端面に対向しており、その隙間１０７を跨いで連続する液膜１２０の下方の空間は、対向面１０６に開口された気体吐出口１１０から導入される気体（不活性ガス）によって、大気圧よりも微差圧だけ気圧の高い正圧空間となっている。これにより、エッチング液の液膜１２０は、シリコンウエハ９２の周端面の上側領域に留まり、基板Ｗの接着剤層９３や支持基板９１の周端面に至らない。したがって、支持基板９１からシリコンウエハ９２が剥がれを回避し、かつ支持基板９１の周端面の意図しないエッチングを回避しつつ、シリコンウエハ９２の薄型化を行える。
【００５３】
エッチング処理の開始（エッチング液の吐出開始）から予め定めるエッチング液処理時間（たとえば３０分間）が経過すると、制御装置１３０は、エッチング液バルブ７８を閉じ、薬液ノズル２からのエッチング液の吐出を停止させる。また、制御装置１３０は、第１揺動機構７６を駆動して、薬液ノズル２をスピンチャック１の側方の退避位置に退避させる。
【００５４】
次いで、制御装置１３０は、第２揺動機構８２を駆動して、第１リンス液ノズル３を基板Ｗの周縁部の上方へと導く。そして、制御装置１３０は、図４Ｅに示すように、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）の回転速度を低速度（たとえば１０ｒｐｍ）に維持したまま、第１リンス液バルブ８４を開いて、第１リンス液ノズル３から基板Ｗの上面の周縁部に向けてリンス液を吐出させる。吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面全域に行き渡り、これによって、基板Ｗ上のエッチング液がリンス液に置換される（リンス処理）。このときも、基板Ｗの周端面とリング部材１０との間の隙間１０７に跨がってリンス液の液膜が形成され、この液膜は、その下方の加圧された空間によって支持され、接着剤層９３や支持基板９１（図２参照）には至らない。
【００５５】
リンス処理の開始から予め定めるリンス時間（たとえば６０秒間）が経過すると、制御装置１３０は、第１リンス液バルブ８４を閉じ、第１リンス液ノズル３からのリンス液の吐出を停止する。また、制御装置１３０は、第２揺動機構８２を駆動して、第１リンス液ノズル３をスピンチャック１の側方の退避位置に退避させる。
次いで、図４Ｆに示すように、スピンドライ処理（１回目のスピンドライ処理）が実行される。具体的には、制御装置１３０は、回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）の回転速度を第１乾燥速度（３０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍ程度）まで加速する。これによって、基板Ｗの上面に付着していたリンス液が遠心力によって振り切られる。スピンドライ処理の開始から予め定める第１乾燥処理時間（たとえば６０秒間）が経過すると、制御装置１３０は、回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１の回転を停止させる。スピンドライ処理の間も、不活性ガス経路６８に不活性ガスを供給し、気体吐出口１１０からの不活性ガス吐出を継続することが好ましい。
【００５６】
次に、図４Ｇに示すように、制御装置１３０は昇降駆動機構３５の電動モータ３９を駆動して、センターチャック７を中間位置である下面周縁リンス位置まで上昇させる。さらに、制御装置１３０は、回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）を下面リンス速度（たとえば２００ｒｐｍ）で等速回転させる。また、制御装置１３０は、第３揺動機構８８を駆動して、第２リンス液ノズル４を所定の処理位置まで移動させる。次いで、制御装置１３０は第２リンス液バルブ９０を開き、第２リンス液ノズル４から基板Ｗの下面周縁部に向けてリンス液を吐出する。リンス液は、平面視において基板Ｗの回転方向に平行な方向（基板Ｗ下面のリンス液着液点を通る円周の接線方向）に向けて吐出されることが好ましい。基板Ｗの下面周縁部に供給されたリンス液は、基板Ｗの下面周縁部から基板Ｗの周端面および上面周縁部にまで回り込み、それらの部分を洗い流す（下面周縁リンス処理）。
【００５７】
基板Ｗの下面周縁部に供給されたリンス液は、基板Ｗの下面周縁部を伝って回転方向に向けて移動しつつ、基板Ｗの下面周縁部から側方に向けて飛散する。したがって、第２リンス液ノズル４から基板Ｗに供給されたリンス液は、基板Ｗの回転半径内方にはほとんど向かわない。しかも、センターチャック７が下面周縁リンス位置にあるので、ベースシール部材１８は、回転ベース８から離間している。そのため、吸着ヘッド１１と回転ベース８との間の隙間に形成された不活性ガス経路６４を通った不活性ガスが、吸着ヘッド１１の円筒軸１２から凹部１５内に吹き出される。これにより、回転半径内方に液滴が向かうことを確実に抑制または防止できる。また、堰部材１６は、回転ベース８の表面を伝って、リンス液が円筒軸１２へと向かうことを阻止する。このようにして、回転駆動機構５やその他の機構部内への液体の浸入を抑制または防止できる。
【００５８】
下面周縁リンス処理の開始から予め定める下面リンス時間（たとえば１５秒〜３０秒間）が経過すると、制御装置１３０は、第２リンス液バルブ９０を閉じ、第２リンス液ノズル４からのリンス液の吐出を停止する。また、制御装置１３０は、第３揺動機構８８を駆動して、第２リンス液ノズル４をスピンチャック１の側方の退避位置に退避させる。
次いで、制御装置１３０は回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１（吸着ヘッド１１および回転ベース８）の回転速度を第２乾燥速度（たとえば１５００ｒｐｍ程度）まで加速する。これにより、基板Ｗの下面周縁部に付着しているリンス液が遠心力によって振り切られ、基板Ｗがスピンドライ処理される（２回目のスピンドライ処理）。
【００５９】
２回目のスピンドライ処理の開始から予め定める第２乾燥処理時間（たとえば３０秒間）が経過すると、制御装置１３０は、回転駆動機構５を制御して、スピンチャック１の回転を停止させる。また、制御装置１３０は不活性ガスバルブ６３を閉じる。さらに、制御装置１３０は、図４Ｈに示すように、昇降駆動機構３５の電動モータ３９を制御して、センターチャック７を受渡位置まで上昇させる。その後、制御装置１３０は、吸引バルブ５８を閉じて、吸着ヘッド１１の吸引溝１３の吸引を停止させる。これにより、基板Ｗの吸着が解除される。その後、搬送ロボット１４０のハンドが、基板Ｗの下方に進出される。
【００６０】
次いで、図４Ｉに示すように、制御装置１３０は、昇降駆動機構３５を駆動して、センターチャック７を下面周縁リンス位置まで下降させる。これにより、吸着ヘッド１１から搬送ロボット１４０のハンドに基板Ｗが引き渡される。その後、処理済みの基板Ｗが搬送ロボット１４０によって搬出され、基板Ｗに対する一連の処理が終了する。
以上のように、この実施形態によれば、処理液の液膜１２０、基板Ｗの周端面、リング部材１０の対向面１０６および周縁シール部材２１によって囲まれた空間１２１に、気体吐出口１１０から気体が導入される。これにより、この空間１２１を加圧できるので、基板Ｗの上面に供給された処理液（とくに薬液）が入り込み難くなる。その結果、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを制御できる。また、気体吐出口１１０は、スピンチャック１に保持された基板Ｗよりも下方において、対向面１０６に開口しているので、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを確実に制御できる。
【００６１】
このように、基板Ｗの周端面への回り込みを制御できることにより、処理液（とくに薬液）が支持基板９１の周端面に達することを抑制または防止できるので、支持基板９１が処理液による腐食を受けることを回避できる。したがって、複数枚のシリコンウエハ９２に対して支持基板９１を繰り返し用いることによって、基板処理のコストを低減することができる。また、支持基板９１とシリコンウエハ９２とを接着する接着剤層９３が処理液によって腐食されることを併せて回避できる。これにより、シリコンウエハ９２が支持基板９１から剥がれたり、接着剤層によって基板Ｗおよび基板処理装置が汚染されたりすることを回避できる。
【００６２】
また、この実施形態で、リング部材１０の対向面１０６と基板Ｗの周端面との間の隙間１０７の上方において、処理液の液膜１２０が繋がるように、隙間１０７が設計され、空間１２１の気圧が調整されている。これにより、処理液の液膜１２０を、重力に抗して支持でき、かつ液膜１２０が供給された気体によって破れることを抑制または防止できる。これにより、基板Ｗの上面をその周縁部分まで均一に処理することができ、かつ、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを制御できる。
【００６３】
さらにまた、リング部材１０の表面は疎水性表面であるので、リング部材１０の表面の物理的特性によっても、リング部材の周端面への処理液の回り込みを制御できる。
また、気体吐出口１１０は、リング部材１０の対向面１０６の全周にわたって連続するように開口したスリット状開口であるから、基板Ｗの周端面の全周に対応する一から連続した気体流を供給できる。これにより、基板Ｗの周端面とリング部材１０の対向面１０６との隙間１０７への処理液の入り込みを効果的に抑制または防止できる。
【００６４】
また、この実施形態では、リング部材１０は回転ベース８に支持されていて、回転ベース８とセンターチャック７とはスプライン結合している。したがって、基板Ｗとリング部材１０とは一体的に回転するから、基板Ｗの回転中であっても、基板Ｗの周端面とリング部材１０の対向面１０６との隙間１０７を安定に保持できる。これにより、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを確実に制御できる。
【００６５】
さらに、この実施形態においては、リング部材１０は、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面よりも高い上面１０８を有している。これにより、遠心力による処理液の流れをリング部材１０によって規制できるので、処理液による基板Ｗの上面の処理を促進できる。
また、基板Ｗは、吸着ヘッド１１によって吸着して保持されるので、その周端面の全域をリング部材１０の対向面１０６に対向させることができ、したがって、それらの間の隙間１０７を基板Ｗの全周に渡って一様にできる。これにより、当該隙間１０７への気体の導入によって、基板周端面への処理液の回り込みを一層効果的に制御できる。
【００６６】
以上、この発明の一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。たとえば、前述の実施形態では、不活性ガスの供給経路にバッファ６６，６９，１１１が配置されているが、これらのうちの一つまたは二つが省かれてもよく、また、全てのバッファが省かれてもよい。むろん、さらに別のバッファを不活性ガスの供給経路に追加してもよい。さらに、前述の実施形態では、下面周縁リンス処理を行う例を示したが、基板Ｗの周端面への処理液の回り込みを制御できるので、下面周縁リンス処理は必ずしも必要ではなく、省かれてもよい。したがって、下面周縁リンス処理のための第２リンス液ノズル４およびそれに関連する構成を省いてもよい。また、前述の実施形態では、センターチャック７が、上面処理位置、下面周縁リンス位置および受渡位置の３つの高さ位置の間で変化する例を示したが、下面周縁リンス処理を省く場合には、センターチャック７は、上面処理位置と受渡位置との２つの位置の間での上下動するように制御されてもよい。また、必要に応じて、４つ以上の高さ位置で停止するようにセンターチャック７を制御してもよい。また、前述の実施形態では、吸着ヘッド１１の下面と回転ベース８の上面との間をシールするベースシール部材１８が備えられているが、このベースシール部材１８は省かれてもよい。さらに、前述の実施形態では、シリコンウエハの薄型化処理（シンニング）を例示したが、この発明は、他の処理を行う基板処理装置にも適用できる。したがって、処理対象の基板は、貼合せ基板である必要はなく、単一固体の基板であってもよい。また、処理液を供給するノズルは、処理の種類に応じて選択されればよく、前述の薬液ノズル２のようなスリット吐出口７１を有するものに限らず、処理液の連続流を棒状に吐出する通常のストレートノズルであってもよい。
【００６７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｗ 基板
Ｃ 回転軸線
１ スピンチャック
２ 薬液ノズル
３ 第１リンス液ノズル
４ 第２リンス液ノズル
５ 回転駆動機構
７ センターチャック
８ 回転ベース
１０ リング部材
１１ 吸着ヘッド
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１２ 円筒軸
１２ａ 環状溝
１３ 吸引溝
１４ 吸引路
１５ 凹部
１５ａ 底面
１６ 堰部材
１７ 環状の溝
１８ ベースシール部材
１９ 基板周縁保持部
１９ａ 対向面
２０ リング保持部
２１ 周縁シール部材
２２ ボルト
２３ キー
２４ 凹部
２５ 回転軸
２６ フランジ
２７ 電動モータ
２８ ロータ
２９ ステータ
３０ ケース
３１ ベース部
３５ 昇降駆動機構
３６ 昇降筒
３７ ボールねじ機構
３８ ギヤ機構
３９ 電動モータ
４０ 結合部材
４１ 長穴
４２ 軸受け
４３ ボールナット
４４ 連結部材
４５ ねじ軸
４６ 歯車
４７ リング歯車
４８ ギヤケース
４９ 軸受け
５３ 吸引管
５４ 吸引路
５５ 吸引室
５６ 吸引路
５７ 真空装置
５８ 吸引バルブ
６０ 不活性ガス供給口
６１ 不活性ガス導入路
６２ 不活性ガス供給源
６３ 不活性ガスバルブ
６４ 不活性ガス経路
６５ 大内径部
６６ バッファ
６７ 不活性ガス経路
６８ 不活性ガス経路
６９ バッファ
７０ ノズル本体
７１ スリット吐出口
７２ 第１シート
７３ 第２シート
７４ 第１アーム
７５ 第１アーム支持軸
７６ 第１揺動機構
７７ エッチング液供給管
７８ エッチング液バルブ
８０ 第２アーム
８１ 第２アーム支持軸
８２ 第２揺動機構
８３ 第１リンス液供給管
８４ 第１リンス液バルブ
８６ 第３アーム
８７ 第３アーム支持軸
８８ 第３揺動機構
８９ 第２リンス液供給管
９０ 第２リンス液バルブ
９１ 支持基板
９２ シリコンウエハ
９３ 接着剤層
９５ 第１段差面
９６ 第１底面
９７ 第２底面
９８ 第２段差面
９９ 位置決めリング
１０１ 本体
１０２ 環状リップ
１０３ 空間
１０６ 対向面
１０７ 隙間
１０８ 上面
１０９ 気体経路
１１０ 気体吐出口
１１１ バッファ
１１２ 気体流入路
１１３ 底壁
１２０ 処理液の液膜
１２１ 空間
１３０ 制御装置
１４０ 搬送ロボット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段を鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の上面に処理液を供給する処理液ノズルと、
前記基板保持手段に保持された基板の周端面に回転半径外方から隙間を開けて対向する対向面を有し、この対向面に気体吐出口を有するリング部材と、
前記基板保持手段に備えられ、当該基板保持手段に保持された基板の周縁部下面に密接し、かつ前記気体吐出口よりも下方において前記リング部材に密接する周縁シール部材と、
前記気体吐出口へと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】
前記リング部材の対向面が、前記基板の上面に供給された処理液の液膜が前記基板の上面から前記対向面まで繋がるように設定された前記隙間を開けて前記基板保持手段に保持された基板の周端面に対向するように配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記気体供給手段が、前記基板保持手段に保持された基板の周端面、前記対向面および前記周縁シール部材によって囲まれた空間内の気圧が大気圧よりも大きくなるように前記気体吐出口に気体を供給する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記リング部材の表面が疎水性表面である、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５】
前記気体吐出口が、前記基板保持手段に保持された基板の周端面の全周に渡って連続するように開口したスリット状開口である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記リング部材が、前記基板保持手段に固定されており、当該基板保持手段と一体的に回転するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記基板保持手段が、基板の下面に対向する吸着面を有する吸着保持部材を含み、前記吸着保持部材の前記吸着面と基板との間の空気を吸引することによって、基板を当該吸着面に吸着させて保持するように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記基板保持手段が、前記リング部材を保持した回転ベースをさらに含み、前記吸着保持部材を前記回転ベースに対して上下動させる昇降手段をさらに含む、請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項１】
基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段を鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の上面に処理液を供給する処理液ノズルと、
前記基板保持手段に保持された基板の周端面に回転半径外方から隙間を開けて対向する対向面を有し、この対向面に気体吐出口を有するリング部材と、
前記基板保持手段に備えられ、当該基板保持手段に保持された基板の周縁部下面に密接し、かつ前記気体吐出口よりも下方において前記リング部材に密接する周縁シール部材と、
前記気体吐出口へと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】
前記リング部材の対向面が、前記基板の上面に供給された処理液の液膜が前記基板の上面から前記対向面まで繋がるように設定された前記隙間を開けて前記基板保持手段に保持された基板の周端面に対向するように配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記気体供給手段が、前記基板保持手段に保持された基板の周端面、前記対向面および前記周縁シール部材によって囲まれた空間内の気圧が大気圧よりも大きくなるように前記気体吐出口に気体を供給する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記リング部材の表面が疎水性表面である、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５】
前記気体吐出口が、前記基板保持手段に保持された基板の周端面の全周に渡って連続するように開口したスリット状開口である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記リング部材が、前記基板保持手段に固定されており、当該基板保持手段と一体的に回転するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記基板保持手段が、基板の下面に対向する吸着面を有する吸着保持部材を含み、前記吸着保持部材の前記吸着面と基板との間の空気を吸引することによって、基板を当該吸着面に吸着させて保持するように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記基板保持手段が、前記リング部材を保持した回転ベースをさらに含み、前記吸着保持部材を前記回転ベースに対して上下動させる昇降手段をさらに含む、請求項７に記載の基板処理装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【公開番号】特開２０１２−１９９４０８（Ｐ２０１２−１９９４０８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６２９４６（Ｐ２０１１−６２９４６）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【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２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【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）】
[ Back to top ]