JP6812262B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、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、フォトマスク用ガラス基板、太陽電池用基板、等（以下、単に「基板」という）に、処理を施す基板処理技術に関する。
特許文献１には、基板を洗浄する洗浄装置が開示されている。当該洗浄装置は、回転している基板の上面に向けて基板の上方の外側から洗浄液をそれぞれ吐出する第１ノズルと第２ノズルを備える。第１ノズルは、基板を上から見たときに基板の中心を通る斜め下向きの吐出方向に沿って、基板の中心よりも第１ノズル側の着液位置に当たるように液柱状の第１洗浄液を吐出する。基板の中心付近では遠心力が弱い。このため、第１洗浄液は、基板を上から見たときに吐出方向と重なる基板上の直線に沿って、着液位置から基板の中心に向かって流れて基板の中心上を通過し、さらに、基板の中心を越えた位置まで液柱状の形状を維持しつつ到達する。基板の周縁側は遠心力が強いため、基板の中心を越えた第１洗浄液は、液膜状に拡がっていくとともに、基板の回転方向の下流側へ曲がりながら基板の周縁に向けて流れる。
第２ノズルが基板の外側から吐出した液柱状の第２洗浄液は、基板の中心の上方を通過して、基板上における第１洗浄液の液柱及び液膜に当たらない位置に着液する。第２洗浄液の着液位置は、第１洗浄液の着液位置よりも基板の回転方向の下流側の位置であって、第１洗浄液の着液位置よりも基板の中心から遠く、強い遠心力が作用する位置である。着液後の第２洗浄液は、遠心力の影響を受けて液膜状に拡がりながら基板上における第１洗浄液の流動を妨げることなく基板の回転方向の下流側へ曲がりながら基板の周縁に向けて流れる。
特許文献１の洗浄装置は、上記の構成によって、基板の中心部を第１洗浄液によって洗浄し、基板の中心部より外側の周辺部を第２洗浄液によって洗浄することを図っている。また、当該洗浄装置は、第１洗浄液と第２洗浄液とが基板上で互いの流動を妨げないようにすることによって、洗浄度を向上させることも図っている。
特開２０１５−２０１６２７号公報
特許文献１の洗浄装置においては、基板上における第１洗浄液の流動を、第２ノズルが吐出する第２洗浄液が妨げないようにする必要が有る。このためには、第２ノズルが吐出する液柱状の第２洗浄液は、基板の上方の外側から基板上で流動している第１処理液の液柱状の部分の上方を斜め下向きに横切って、基板の中心に対して第２ノズルとは反対側の着液位置に到達する必要が有る。一方、第２洗浄液の着液位置が基板の中心から遠すぎると、第２洗浄液によって洗浄できる範囲が狭くなってしまう。このため、第２洗浄液は、基板の中心からの距離が、基板の半径の４分の１以下となる位置に設定される着液位置に正確に到達する必要が有る。また、第１洗浄液も、第２洗浄液の着液位置よりもさらに内側の着液位置に、第２洗浄液とぶつからないように正確に吐出される必要が有る。このため、第１、第２ノズルが吐出する第１、第２洗浄液の各流量（各流速）は、各吐出口の口径等に応じて厳密に設定する必要が有る。
ここで、エッチング液等の薬液を用いて基板の表面の処理を行う場合には、温度に応じて薬液の反応性が変動するため、基板表面の各部の処理レートは、基板の表面の温度分布に応じて変動する。このため、定められた温度に予め加熱された薬液を基板の全域に供給することによって、基板表面の全域の温度分布を所望の温度分布になるように制御しつつ、基板の処理を行うことが図られる。
しかしながら、特許文献１の洗浄装置は、第１、第２洗浄液の各流速が所望の値から僅かでもずれている場合、第１洗浄液と第２洗浄液とが基板上で衝突して、各洗浄液が流動する方向が変化するため、洗浄液を基板の中心上に供給できない。すなわち、特許文献１の装置には、第１、第２ノズルが吐出する各薬液の各流量の制御が厳密になされない場合には、基板の上面全域に薬液を供給できないといった問題や、基板の中央域に供給される薬液の均一性が悪化するといった問題が生ずる。
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、回転する基板の表面に薬液を吐出して基板を処理する基板処理装置において、基板の上面全域に薬液を供給しつつ、基板の中央域に供給される薬液の膜厚の均一性を向上出来る技術を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、第１の態様に係る基板処理装置は、基板を略水平姿勢で保持しつつ回転可能な保持部材と、前記保持部材を、回転軸を中心に回転させる回転機構と、前記基板の回転軌跡のうち中央域と周辺域との間の中間域における第１着液位置に当たるように前記基板よりも上方から薬液を液柱状の液流として吐出する第１ノズルと、前記中間域における第２着液位置に当たるように基板よりも上方から前記薬液を液柱状の液流として吐出する第２ノズルと、を備え、前記第１ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出方向は、前記第１ノズルの上方から前記基板の前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第１着液位置を通る円の前記第１着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の上流側に向かう成分と、当該接線と直交する前記基板の径方向に沿って前記第１着液位置から前記回転軸に向かう成分とを有する方向であり、前記第１ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出速度の前記接線方向の速度成分は、前記基板の回転によって前記第１着液位置上の前記薬液に作用する前記基板の回転方向の下流側向きの力に打ち勝って当該薬液が前記基板の回転方向の上流側に流れることができる大きさを有し、前記吐出速度の前記径方向の速度成分は、前記第１着液位置上の前記薬液に作用する前記基板の回転による遠心力に打ち勝って当該薬液が前記回転軸側に流れることができる大きさを有し、前記第２ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出方向は、前記第２ノズルの上方から前記基板の回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分を有する方向である。
第２の態様に係る基板処理装置は、第１の態様に係る基板処理装置であって、前記第１ノズルが吐出する前記薬液の前記第１着液位置と、前記第２ノズルが吐出する前記薬液の前記第２着液位置とは、前記回転軸から同じ距離である。
第３の態様に係る基板処理装置は、第１の態様に係る基板処理装置であって、前記第１ノズルが吐出する前記薬液の前記第１着液位置と、前記基板の周縁のうち前記第１着液位置に最も近い点との中点によって着目中点を定義したとき、前記第２ノズルが吐出する前記薬液の前記第２着液位置は、前記第１着液位置よりも前記回転軸から遠く、前記着目中点よりも前記回転軸に近い。
第４の態様に係る基板処理装置は、第１から第３の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記第１ノズルが吐出する前記薬液の前記第１着液位置と、前記第２ノズルが吐出する前記薬液の前記第２着液位置とは、前記基板の直径を成す同一直線上に、前記回転軸を互いの間に挟んでそれぞれ位置する。
第５の態様に係る基板処理装置は、第１から第４の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記第２ノズルが吐出する前記薬液の前記第２着液位置は、前記第１ノズルが吐出した前記薬液が前記第１着液位置から周囲に拡がって前記基板上に形成している液膜の上に位置する。
第６の態様に係る基板処理装置は、基板を略水平姿勢で保持しつつ回転可能な保持部材と、前記保持部材を、回転軸を中心に回転させる回転機構と、前記基板の回転軌跡のうち中央域と周辺域との間の中間域における第１着液位置に当たるように基板よりも上方から薬液を液柱状の液流として吐出する第１ノズルと、前記中間域における第２着液位置に当たるように基板よりも上方から前記薬液を液柱状の液流として吐出する第２ノズルと、を備え、前記第１ノズルは、前記第１着液位置に当たった直後に前記第１着液位置から前記回転軸側に向かう前記薬液の量が、前記第１着液位置に当たった直後に前記第１着液位置から前記回転軸とは反対側に向かう前記薬液の量よりも多くなるように、前記薬液を吐出し、前記第２ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出方向は、前記第２ノズルの上方から前記基板の回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分を有する方向である。
第７の態様に係る基板処理装置は、第１から第６の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記第２ノズルが吐出する前記薬液の流量が、前記第１ノズルが吐出する前記薬液の流量よりも多い。
第８の態様に係る基板処理装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記第２ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出方向は、前記第２ノズルの上方から前記基板の回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分と、当該接線と直交する前記基板の径方向に沿って前記第２着液位置から前記回転軸とは反対側に向かう成分とを有する方向である。
第９の態様に係る基板処理装置は、第１から第８の何れか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記第１ノズルと前記第２ノズルとの各ノズルが前記薬液を吐出する際の各吐出方向は、前記各ノズルに対して前記回転軸とは反対側の各位置から前記基板の径方向に見て、前記基板の上方から斜め下向きに向かう方向である。
第１０の態様に係る基板処理方法は、基板を略水平姿勢で保持しつつ回転軸を中心に回転させる回転ステップと、前記回転ステップと並行して、前記基板の回転軌跡のうち中央域と周辺域との間の中間域における第１着液位置に当たるように前記基板よりも上方から薬液を液柱状の液流として吐出する第１吐出ステップと、前記回転ステップおよび前記第１吐出ステップと並行して、前記中間域における第２着液位置に当たるように基板よりも上方から前記薬液を液柱状の液流として吐出する第２吐出ステップと、を備え、前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出方向は、当該薬液を上方から前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第１着液位置を通る円の前記第１着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の上流側に向かう成分と、前記接線と直交する前記基板の径方向に沿って前記第１着液位置から前記回転軸に向かう成分とを有する方向であり、前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出速度の前記接線方向の速度成分は、前記基板の回転によって前記第１着液位置上の前記薬液に作用する前記基板の回転方向の下流側向きの力に打ち勝って当該薬液が前記基板の回転方向の上流側に流れることができる大きさを有し、前記吐出速度の前記径方向の速度成分は、前記第１着液位置上の前記薬液に作用する前記基板の回転による遠心力に打ち勝って当該薬液が前記回転軸側に流れることができる大きさを有し、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出方向は、当該薬液を上方から前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分を有する吐出方向に前記薬液を吐出するステップである。
第１１の態様に係る基板処理方法は、第１０の態様に係る基板処理方法であって、前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第１着液位置と、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第２着液位置とは、前記回転軸から同じ距離である。
第１２の態様に係る基板処理方法は、第１０の態様に係る基板処理方法であって、前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第１着液位置と、前記基板の周縁のうち前記第１着液位置に最も近い点との中点によって着目中点を定義したとき、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第２着液位置は、前記第１着液位置よりも前記回転軸から遠く、前記着目中点よりも前記回転軸に近い。
第１３の態様に係る基板処理方法は、第１０から第１２の何れか１つの態様に係る基板処理方法であって、前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第１着液位置と、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第２着液位置とは、前記基板の直径を成す同一直線上に、前記回転軸を互いの間に挟んでそれぞれ位置する。
第１４の態様に係る基板処理方法は、第１０から第１３の何れか１つの態様に係る基板処理方法であって、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第２着液位置は、前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液が前記第１着液位置から周囲に拡がって前記基板上に形成している液膜の上に位置する。
第１５の態様に係る基板処理方法は、基板を略水平姿勢で保持しつつ回転軸を中心に回転させる回転ステップと、前記回転ステップと並行して、前記基板の回転軌跡のうち中央域と周辺域との間の中間域における第１着液位置に当たるように基板よりも上方から薬液を液柱状の液流として吐出する第１吐出ステップと、前記回転ステップおよび前記第１吐出ステップと並行して、前記中間域における第２着液位置に当たるように基板よりも上方から前記薬液を液柱状の液流として吐出する第２吐出ステップと、を備え、前記第１吐出ステップは、前記第１着液位置に当たった直後に前記第１着液位置から前記回転軸側に向かう前記薬液の量が、前記第１着液位置に当たった直後に前記第１着液位置から前記回転軸とは反対側に向かう前記薬液の量よりも多くなるように、前記薬液を吐出するステップであり、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出方向は、当該薬液を上方から前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分を有する方向である。
第１６の態様に係る基板処理方法は、第１０から第１５の何れか１つの態様に係る基板処理方法であって、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の流量が、前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の流量よりも多い。

第１７の態様に係る基板処理方法は、第１０から第１６の何れか１つの態様に係る基板処理方法であって、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出方向は、当該薬液を上方から前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分と、当該接線と直交する前記基板の径方向に沿って前記第２着液位置から前記回転軸とは反対側に向かう成分とを有する方向である。
第１８の態様に係る基板処理方法は、第１０から第１７の何れか１つの態様に係る基板処理方法であって、前記第１吐出ステップと前記第２吐出ステップとの各吐出ステップにおいて前記薬液が吐出される際の各吐出方向は、前記各吐出ステップにおいて吐出されている各薬液に対して前記回転軸とは反対側から前記基板の径方向に前記各薬液を見て、前記基板の上方から斜め下向きに向かう方向である。
第１の態様に係る発明によれば、第１ノズルから吐出された薬液の少なくとも一部は、第１着液位置に当たった直後に、当該薬液に作用する基板の回転方向の下流側向きの力と遠心力との双方の力に打ち勝って、第１着液位置から液膜状に拡がりながら基板の回転方向の上流側、かつ、回転軸側に流れ、その後、基板の中央域を通過して基板の周縁に到達する。これにより、第１着液位置には多量の薬液が供給され、基板の中央部分の各位置には第１着液位置よりも少量の薬液が供給される。基板の各箇所の周方向への回転速度は、回転軸から基板の周縁に向かって増加する。また、基板の各位置に供給された薬液は、各位置の周方向への回転速度が増加するにつれて周方向に引き伸ばされて膜厚が減少する。従って、第１着液位置には基板の中央域よりも多量の薬液が供給されるが、その膜厚は基板の中央域よりも薄くなり易い一方、基板の中央域には第１着液位置よりも少量の薬液が供給されるが、その膜厚は第１着液位置に比べて薄くなりにくい。このため、基板表面のうち第１着液位置よりも基板の中心側の部分における薬液の膜厚の均一性を、第１ノズルによって向上することができる。また、第２ノズルから吐出された薬液の多くは、第２着液位置から液膜状に拡がりながら基板の周辺域を基板の回転方向下流側に流れつつ基板の周縁部に到達する。従って、第１ノズルと第２ノズルとによって基板の表面の全体に薬液を供給しつつ、第１着液位置よりも回転軸側部分、すなわち基板の中央域と、基板の中間域のうち第１着液位置よりも回転軸側部分とに供給される薬液の膜厚の均一性を第１ノズルによって向上せさることができる。
第２の態様に係る発明によれば、第１ノズルが吐出する薬液の第１着液位置と、第２ノズルが吐出する薬液の第２着液位置とは、回転軸から同じ距離である。従って、双方のノズルからそれぞれ吐出された薬液を基板の表面の全体に供給することがより容易になる。
第４の態様に係る発明によれば、第１ノズルが吐出する薬液の第１着液位置と、第２ノズルが吐出する薬液の第２着液位置とは、基板の直径を成す同一直線上に、回転軸を互いの間に挟んでそれぞれ位置する。従って、例えば、双方のノズルが吐出する薬液が、基板の上方から見て、互いに平行で、かつ、同じ向きに吐出された場合には、第２ノズルが吐出した薬液の吐出方向を、基板の上方から見て、基板の中心側に向かう成分を有さない方向とすることができる。従って、第２ノズルから基板の周辺域に薬液を効率的に供給することが出来る。
第５の態様に係る発明によれば、第２ノズルが吐出する薬液の第２着液位置は、第１ノズルが吐出した薬液が第１着液位置から周囲に拡がって基板上に形成している液膜の上に位置する。これにより、第２着液位置が、基板上において第１ノズルから吐出された薬液が形成する液膜以外の部分に位置する場合に比べて、第２ノズルから吐出された薬液の液跳ねを低減できる。
第６の態様に係る発明によれば、第１ノズルから吐出された薬液が、第１着液位置から液膜状に拡がりつつ基板の中心に向かって流れ、さらに基板の中心に対して第１着液位置とは反対側の基板の周縁に到達することが容易となる。これにより、第１着液位置には多量の薬液が供給され、基板の中央部分の各位置には第１着液位置よりも少量の薬液が供給される。基板の各箇所の周方向への回転速度は、回転軸から基板の周縁に向かって増加する。また、基板の各位置に供給された薬液は、各位置の周方向への回転速度が増加するにつれて周方向に引き伸ばされて膜厚が減少する。従って、第１着液位置には基板の中央域よりも多量の薬液が供給されるが、その膜厚は基板の中央域よりも薄くなり易い一方、基板の中央域には第１着液位置よりも少量の薬液が供給されるが、その膜厚は第１着液位置に比べて薄くなりにくい。このため、基板表面のうち第１着液位置よりも基板の中心側の部分における薬液の膜厚の均一性を、第１ノズルによって向上することができる。また、第２ノズルから吐出された薬液の一部は、第２着液位置から液膜状に拡がりながら基板の周辺域を基板の回転方向下流側に流れつつ基板の周縁部に到達する。従って、第１ノズルと第２ノズルとによって基板の表面の全体に薬液を供給しつつ、第１着液位置よりも回転軸側部分、すなわち基板の中央域と、基板の中間域のうち第１着液位置よりも回転軸側部分とに供給される薬液の膜厚の均一性を第１ノズルによって向上せさることができる。
第７の態様に係る発明によれば、第２ノズルが吐出する薬液の流量が、第１ノズルが吐出する薬液の流量よりも多いので、基板の周辺域に対して、第２ノズルからより多くの薬液を供給することが出来る。
第８の態様に係る発明によれば、第２ノズルが薬液を吐出する際の吐出方向は、第２ノズルの上方から基板の回転軸方向に見て、回転軸を中心として第２着液位置を通る円の第２着液位置における接線方向に沿って基板の回転方向の下流側に向かう成分と、当該接線と直交する基板の径方向に沿って第２着液位置から回転軸とは反対側に向かう成分とを有する方向である。従って、第２ノズルから基板の周辺域に対して効率的に薬液を供給することができる。
第９の態様に係る発明によれば、第１ノズルと第２ノズルとの各ノズルが薬液を吐出する際の各吐出方向は、各ノズルに対して回転軸とは反対側の各位置から基板の径方向に見て、基板の上方から斜め下向きに向かう方向である。第１ノズル、第２ノズルは、第１着液位置、第２着液位置に向けて、より正確に薬液を吐出することが出来る。
第１０の態様に係る発明によれば、第１吐出ステップにおいて吐出された薬液の少なくとも一部は、第１着液位置に当たった直後に、当該薬液に作用する基板の回転方向の下流側向きの力と遠心力との双方の力に打ち勝って、第１着液位置から液膜状に拡がりながら基板の回転方向の上流側、かつ、回転軸側に流れ、その後、基板の中央域を通過して基板の周縁に到達する。これにより、第１着液位置には多量の薬液が供給され、基板の中央部分の各位置には第１着液位置よりも少量の薬液が供給される。基板の各箇所の周方向への回転速度は、回転軸から基板の周縁に向かって増加する。また、基板の各位置に供給された薬液は、各位置の周方向への回転速度が増加するにつれて周方向に引き伸ばされて膜厚が減少する。従って、第１着液位置には基板の中央域よりも多量の薬液が供給されるが、その膜厚は基板の中央域よりも薄くなり易い一方、基板の中央域には第１着液位置よりも少量の薬液が供給されるが、その膜厚は第１着液位置に比べて薄くなりにくい。このため、基板表面のうち第１着液位置よりも基板の中心側の部分における薬液の膜厚の均一性を、第１吐出ステップによって向上することができる。また、第２吐出ステップにおいて吐出された薬液の多くは、第２着液位置から液膜状に拡がりながら基板の周辺域を基板の回転方向下流側に流れつつ基板の周縁部に到達する。従って、第１吐出ステップと第２吐出ステップとによって基板の表面の全体に薬液を供給しつつ、第１着液位置よりも回転軸側部分、すなわち基板の中央域と、基板の中間域のうち第１着液位置よりも回転軸側部分とに供給される薬液の膜厚の均一性を第１吐出ステップによって向上せさることができる。
第１５の態様に係る発明によれば、第１吐出ステップにおいて吐出された薬液が、第１着液位置から液膜状に拡がりつつ基板の中心に向かって流れ、さらに基板の中心に対して第１着液位置とは反対側の基板の周縁に到達することが容易となる。これにより、第１着液位置には多量の薬液が供給され、基板の中央部分の各位置には第１着液位置よりも少量の薬液が供給される。基板の各箇所の周方向への回転速度は、回転軸から基板の周縁に向かって増加する。また、基板の各位置に供給された薬液は、各位置の周方向への回転速度が増加するにつれて周方向に引き伸ばされて膜厚が減少する。従って、第１着液位置には基板の中央域よりも多量の薬液が供給されるが、その膜厚は基板の中央域よりも薄くなり易い一方、基板の中央域には第１着液位置よりも少量の薬液が供給されるが、その膜厚は第１着液位置に比べて薄くなりにくい。このため、基板表面のうち第１着液位置よりも基板の中心側の部分における薬液の膜厚の均一性を、第１吐出ステップによって向上することができる。また、第２吐出ステップにおいて吐出された薬液の一部は、第２着液位置から液膜状に拡がりながら基板の周辺域を基板の回転方向下流側に流れつつ基板の周縁部に到達する。従って、第１吐出ステップと第２吐出ステップとによって基板の表面の全体に薬液を供給しつつ、第１着液位置よりも回転軸側部分、すなわち基板の中央域と、基板の中間域のうち第１着液位置よりも回転軸側部分とに供給される薬液の膜厚の均一性を第１吐出ステップによって向上せさることができる。
実施形態に係る基板処理装置の構成例を説明するための側面模式図である。 図１の基板処理装置の構成例を説明するための上面模式図である。 基板の上面の中間域の一例を説明するための図である。 基板上に吐出された薬液の流れの一例を示す図である。 基板の半径と熱損失との関係の一例をグラフ形式で示す図である。 薬液の吐出態様と、基板の温度分布との関係の一例をグラフ形式で示す図である。 ２つのノズルの配置の他の例を示す上面模式図である。 ２つのノズルの配置の他の例を示す上面模式図である。 ２つのノズルの配置の他の例を示す上面模式図である。 ２つのノズルが吐出する薬液の基板の径方向における膜厚分布の一例をグラフ形式で示す図である。 実施形態に係る基板処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら、実施の形態について説明する。以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。また、以下に参照する各図では、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。上下方向は鉛直方向であり、スピンチャックに対して基板側が上である。
＜実施形態について＞
＜１．基板処理装置１の全体構成＞
基板処理装置１の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。図１、図２は、実施形態に係る基板処理装置１の構成を説明するための図である。図１、図２は、基板処理装置１の側面模式図、上面模式図である。
図１、図２では、ノズル５１、５２が基板９の上方の処理位置に配置された状態で、基板９がスピンチャック２１によって回転軸ａ１周りに所定の回転方向（矢印ＡＲ１の方向）に回転している状態が示されている。ノズル５１（５２）は、液柱状の薬液Ｌ１（Ｌ２）を基板９の上面に吐出している。図２では、基板処理装置１の構成要素のうち制御部１３０等の一部の構成要素の記載は省略されている。
基板９の表面形状は略円形である。基板９の基板処理装置１への搬入搬出は、ノズル５１、５２が不図示のノズル移動機構によって待避位置に配置された状態で、ロボット等により行われる。基板処理装置１に搬入された基板９は、スピンチャック２１により着脱自在に保持される。
基板処理装置１は、回転保持機構２、処理部５、および制御部１３０を備える。これら各部２、５は、制御部１３０と電気的に接続されており、制御部１３０からの指示に応じて動作する。制御部１３０としては、例えば、一般的なコンピュータと同様のものを採用できる。すなわち、制御部１３０は、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ、制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスク、等を備えている。制御部１３０においては、プログラムに記述された手順に従って主制御部としてのＣＰＵが演算処理を行うことにより、基板処理装置１の各部を制御する。
＜２．基板９＞
基板処理装置１にて処理対象とされる基板９の表面形状は略円形である。基板９の半径は、例えば、１５０ｍｍである。基板処理装置１は、ノズル５１、５２から基板９の上面に処理液を供給して基板９の処理を行う。
図３は、基板９の上面の中間域Ｋ２の一例を説明するための図である。中間域Ｋ２は、基板９の回転軌跡のうち中央域Ｋ１と周辺域Ｋ３との間の領域である。基板９の中心ｃ１から中央域Ｋ１と中間域Ｋ２との境界までの長さは、例えば、基板９の半径の３分の１である。また、周辺域Ｋ３の幅、すなわち、中間域Ｋ２と周辺域Ｋ３との境界から基板９の周縁までの長さは、例えば、基板９の半径の３分の１である。従って、この場合には、中間域Ｋ２の幅、すなわち、中央域Ｋ１と中間域Ｋ２との境界から中間域Ｋ２と周辺域Ｋ３との境界までの長さは、基板９の半径の３分の１である。
＜３．基板処理装置１の各部の構成＞
＜回転保持機構２＞
回転保持機構２は、基板９を、その一方の主面を上方に向けた状態で、略水平姿勢に保持しつつ回転可能な機構である。回転保持機構２は、基板９を、主面の中心ｃ１を通る鉛直な回転軸ａ１を中心に回転させる。回転保持機構２は、ノズル５１、５２が薬液Ｌ１、Ｌ２を吐出しているときは、例えば、２００ｒｐｍ〜４００ｒｐｍの回転速度で基板９を回転させる。
回転保持機構２は、基板９より小さい円板状の部材であるスピンチャック（「保持部材」、「基板保持部」）２１を備える。スピンチャック２１は、その上面が略水平となり、その中心軸が回転軸ａ１に一致するように設けられている。スピンチャック２１の下面には、円筒状の回転軸部２２が連結されている。回転軸部２２は、その軸線を鉛直方向に沿わすような姿勢で配置される。回転軸部２２の軸線は、回転軸ａ１と一致する。また、回転軸部２２には、回転駆動部（例えば、サーボモータ）２３が接続される。回転駆動部２３は、回転軸部２２をその軸線まわりに回転駆動する。従って、スピンチャック２１は、回転軸部２２とともに回転軸ａ１を中心に回転可能である。回転駆動部２３と回転軸部２２とは、スピンチャック２１を、回転軸ａ１を中心に回転させる回転機構２３１である。回転軸部２２および回転駆動部２３は、不図示の筒状のケーシング内に収容されている。
スピンチャック２１の中央部には、図示省略の貫通孔が設けられており、回転軸部２２の内部空間と連通している。内部空間には、図示省略の配管、開閉弁を介して図示省略のポンプが接続されている。当該ポンプ、開閉弁は、制御部１３０に電気的に接続されている。制御部１３０は、当該ポンプ、開閉弁の動作を制御する。当該ポンプは、制御部１３０の制御に従って、負圧と正圧とを選択的に供給可能である。基板９がスピンチャック２１の上面に略水平姿勢で置かれた状態でポンプが負圧を供給すると、スピンチャック２１は、基板９を下方から吸着保持する。ポンプが正圧を供給すると、基板９は、スピンチャック２１の上面から取り外し可能となる。
この構成において、スピンチャック２１が基板９を吸着保持した状態で、回転駆動部２３が回転軸部２２を回転すると、スピンチャック２１が鉛直方向に沿った軸線周りで回転される。これによって、スピンチャック２１上に保持された基板９が、その面内の中心ｃ１を通る鉛直な回転軸ａ１を中心に矢印ＡＲ１方向に回転される。スピンチャック２１として、基板９の周縁部を把持するための複数個（３個以上）のチャックピンが、回転軸ａ１を中心に回転する円板状のスピンベースの周縁部から立設されたものが採用されてもよい。
＜処理部５＞
処理部（「薬液供給機構」）５は、スピンチャック２１上に保持された基板９に対する処理を行う。具体的には、処理部５は、スピンチャック２１上に保持された基板９の上面に薬液を供給する。処理部５は、ノズル５１、５２、および薬液供給部５３を備えている。
ノズル５１、５２は、例えば、不図示のノズル移動機構が備える長尺のアームの先端に取り付けられている。当該ノズル移動機構は、ノズル５１、５２を、それぞれの処理位置と退避位置との間で移動させる機構である。
処理部５は、基板９の上方から基板９の上面（表面）に薬液Ｌ１（Ｌ２）を吐出するノズル５１（５２）を備える。ノズル５１（５２）は、例えば、基板９の上面に向かって延在する筒状の先端側部分をそれぞれ備えており、当該先端側部分の先端に形成された吐出口から、基板９の上面に当たるように薬液Ｌ１（Ｌ２）を吐出する。
ノズル５１は、基板９の中間域Ｋ２における着液位置Ｐ１に当たるように基板９よりも上方から薬液Ｌ１を吐出する。ノズル５２は、中間域Ｋ２における着液位置Ｐ２に当たるように基板９よりも上方から薬液Ｌ２を吐出する。ノズル５１、５２が薬液Ｌ１、Ｌ２を吐出する際の各吐出方向ｕ１、ｖ１は、各ノズル５１、５２に対して回転軸ａ１とは反対側の各位置から基板９の径方向に見て、基板９の上方から斜め下向きに向かう方向である。
薬液供給部５３は、ノズル５１、５２に薬液Ｌ１、Ｌ２を供給する。薬液供給部５３は、具体的には、薬液供給源５３１、５３２、配管５４１、５４２、および開閉弁５２１、５２２を、組み合わせて構成されている。薬液供給源５３１（５３２）は、配管５４１（５４２）を介してノズル５１（５２）に薬液Ｌ１（Ｌ２）を供給する。配管５４１（５４２）の経路途中には、開閉弁５２１（５２２）が設けられている。薬液Ｌ１、Ｌ２として、例えば、ＳＰＭ、ＳＣ−１、ＤＨＦ、ＳＣ−２などが用いられる。薬液Ｌ１と薬液Ｌ２とは、同じ種類の薬液である。
薬液供給源５３１（５３２）から薬液Ｌ１（Ｌ２）がノズル５１（５２）に供給されると、ノズル５１（５２）は薬液Ｌ１（Ｌ２）を液柱状の液流として吐出する。ただし、薬液供給部５３が備える開閉弁５２１（５２２）は、制御部１３０と電気的に接続されている図示省略のバルブ開閉機構によって、制御部１３０の制御下で開閉される。より詳細には、開閉弁５２１（５２２）は、その開度を制御部１３０の制御に応じて、変更することによって、薬液供給源５３１（５３２）から配管５４１（５４２）を介してノズル５１（５２）に供給される薬液Ｌ１（ｌ２）の流量を変更することが出来る。バルブ開閉機構は、制御部１３０の制御下で、開閉弁５２１、５２２の開度を独立に変更できる。これにより、ノズル５１が吐出する薬液Ｌ１の流量と、ノズル５２が吐出する薬液Ｌ２の流量は、互いに独立に制御される。つまり、ノズル５１（５２）からの薬液Ｌ１（Ｌ２）の吐出態様（具体的には、吐出される薬液の吐出開始タイミング、吐出終了タイミング、吐出流量、等）は、制御部１３０によって制御される。すなわち、処理部５のノズル５１（５２）は、制御部１３０の制御によって、回転軸ａ１を中心に回転している基板９の上面に当たるように薬液Ｌ１（Ｌ２）の液流を吐出する。
また、図２に示されるように、ノズル５１が薬液Ｌ１を吐出する際の吐出方向ｕ１は、ノズル５１の上方から基板９の回転軸ａ１方向に見て、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ１を通る円の着液位置Ｐ１における接線の方向に沿って基板９の回転方向の上流側に向かう成分（「方向成分」）ｕ２と、接線と直交する基板９の径方向に沿って着液位置Ｐ１から回転軸ａ１に向かう成分（「方向成分」）ｕ３とを有する方向である。ノズル５１が薬液Ｌ１を吐出する際の吐出速度の水平方向の速度成分は、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ１を通る円の着液位置Ｐ１における接線方向に沿って基板９の回転方向の上流側に向かう当該接線方向の速度成分と、当該接線方向と直交する基板９の径方向に沿って着液位置Ｐ１から回転軸ａ１に向かう当該径方向の速度成分とを合成した速度成分である。ノズル５１が薬液Ｌ１を吐出する際の吐出速度の当該接線の方向の速度成分は、基板９の回転によって着液位置Ｐ１上の薬液Ｌ１に作用する基板９の回転方向の下流側向きの力に打ち勝って薬液Ｌ１が基板９の回転方向の上流側に流れることができる大きさを有する。当該吐出速度の当該径方向の速度成分は、着液位置Ｐ１上の薬液Ｌ１に作用する基板９の回転による遠心力に打ち勝って当該薬液Ｌ１が回転軸ａ１側に流れることができる大きさを有する。このため、ノズル５１から吐出された薬液Ｌ１少なくとも一部は、着液位置Ｐ１に当たった直後に当該薬液に作用する基板の回転方向の下流側向きの力と遠心力との双方の力に打ち勝って、着液位置Ｐ１から液膜状に拡がりながら基板９の回転方向の上流側、かつ、回転軸ａ１側に流れ、その後、基板の中央域を通過して基板の周縁に到達する。より詳細には、当該薬液Ｌ１の少なくとも一部は、着液位置Ｐ１から、一旦、基板９の中心側に曲りながら、基板９の回転方向の上流側に向かった後、基板９の回転方向の下流側に曲りながら基板９の中心ｃ１に向う弧状の経路に沿って、液膜状に拡がりながら基板９の中心ｃ１に達する。そして、当該薬液Ｌ１は、基板９の中心を越えると、遠心力の影響によって基板９の回転方向の下流側に曲りながら基板９の周縁に向かう弧状の経路に沿って、拡がりながら流れていく（図４参照）。
従って、図２に示されるノズル５１は、着液位置Ｐ１に当たった直後に着液位置Ｐ１から回転軸ａ１側に向かう薬液Ｌ１の量が、着液位置Ｐ１に当たった直後に着液位置Ｐ１から回転軸ａ１とは反対側に向かう薬液Ｌ１の量よりも多くなるように、薬液Ｌ１を吐出している。また、着液位置Ｐ１に吐出された直後の薬液Ｌ１には、基板９の回転による遠心力が強く働かないので薬液Ｌ１の温度が下がりにくいという利点もある。
ノズル５２が薬液Ｌ２を吐出する際の吐出方向ｖ１は、ノズル５２の上方から基板９の回転軸ａ１方向に見て、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ２を通る円の着液位置Ｐ２における接線の方向に沿って基板９の回転方向の下流側に向かう成分（「方向成分」）ｖ２を有する方向である。このため、ノズル５２から吐出された薬液Ｌ２は、着液位置Ｐ２に当たった直後から遠心力の影響を強く受けて、基板９の回転方向の下流側へ曲りながら基板９の周縁に向かう弧状の経路に沿って、液膜状に拡がりつつ流れていく（図４参照）。
従って、ノズル５１から吐出された薬液Ｌ１の一部は、着液位置Ｐ１から液膜状に拡がりながら、基板９の中央部分を通過して基板９の周縁に到達し、ノズル５２から吐出された薬液Ｌ２の一部は、着液位置Ｐ２から液膜状に拡がりながら基板９の周辺域Ｋ３を基板９の回転方向下流側に流れつつ基板９の周縁部に到達する。
図２の例では、仮想円２０１は、基板９の中心ｃ１（回転軸ａ１）を中心として、着液位置Ｐ１、Ｐ２の双方を通っている。すなわち、着液位置Ｐ１と、着液位置Ｐ２とは、回転軸ａ１から同じ距離の位置である。また、薬液Ｌ１、Ｌ２は、液膜状に拡がりながら流れている。従って、薬液Ｌ１が着液位置Ｐ１の近傍に形成する液膜と、薬液Ｌ２が着液位置Ｐ２の近傍に形成する液膜とは、基板９の径方向において略同じ範囲に拡がる。従って、双方のノズルからそれぞれ吐出された薬液Ｌ１、Ｌ２を基板９の表面の全体に供給することがより容易になる。
図５は、基板９の半径と熱損失との関係の一例をグラフ形式で示す図である。図５に示される例では、半径１５０ｍｍの基板９において、熱損失は、基板９の中心ｃ１から周縁に向かうにつれて増加している。中心ｃ１から半径約１３０ｍｍ以内の範囲では、熱損失の増加率は比較的低いが、半径約１３０ｍｍ以上の範囲では、周縁に向かって熱損失が指数関数的に増加している。従って、基板の上面に供給される薬液によって、基板の温度分布を均一化するためには、基板の周辺部分に供給される薬液の量を、基板の中央部分に供給される薬液に比べて増やす必要が有る。
図６は、図２に示される構成の基板処理装置１における薬液の吐出態様と、基板の温度分布との関係の一例をグラフ形式で示す図である。四角形で示される温度分布は、ノズル５１、５２のうちノズル（「第１ノズル」）５１のみから薬液Ｌ１を吐出したときの基板９の温度分布を示している。黒塗りの菱形で示される温度分布は、ノズル５１、５２の双方から薬液Ｌ１、Ｌ２を吐出したときの基板９の温度分布を示している。基板９の回転速度は、２００ｒｐｍであり、着液位置Ｐ１から一部が中心ｃ１側に流れる薬液Ｌ１の吐出流量は、２Ｌ／ｍｉｎ．であり、着液位置Ｐ２から主に基板９の周縁側に流れる薬液Ｌ２の吐出流量は、３Ｌ／ｍｉｎ．である。すなわち、ノズル５２が吐出する薬液Ｌ２の流量が、ノズル５１が吐出する薬液Ｌ１の流量よりも多い。
ここで、薬液Ｌ１の吐出流量Ｘと、薬液Ｌ２の吐出流量Ｙとの関係は、基板９において、仮想円２０１（図２参照）よりも中心ｃ１側の部分の面積をＡｃｍ２、周縁側の部分の面積をＢｃｍ２とすると、（１）式によって表わされている。αは、基板処理装置１を収容する不図示のチャンバー内の雰囲気がチャンバーから排気されるときの風速と、基板９の回転数などに応じて値が変動する変数である。
Figure 0006812262
図６のグラフに示されるように、ノズル５１による薬液Ｌ１の吐出のみが行われる場合には、多くの薬液Ｌ１が供給される基板９の中央域Ｋ１、中間域Ｋ２において、基板９の径方向の温度分布は、比較的均一な分布となっているが、周辺域Ｋ３においては、供給される薬液Ｌ１が不足しているため、基板９の温度は、基板の周縁に向かって急激に低下している。しかしながら、基板９の回転速度、若しくは、薬液Ｌ１、Ｌ２が吐出される領域の大きさ等に応じて、薬液Ｌ１、Ｌ２の吐出流量を適宜調整して、ノズル５１、５２の双方から薬液Ｌ１、Ｌ２を吐出することによって、基板の上面全域にわたって比較的均一な温度分布を実現することが出来る。
なお、図２に示されるように、基板処理装置１においては、薬液Ｌ２の着液位置Ｐ２は、好ましくは、薬液Ｌ１が着液位置Ｐ１から周囲に拡がって基板９上に形成している液膜の上に位置する。
図１０は、ノズル５１、５２が吐出する薬液Ｌ１、Ｌ２の基板９の径方向における膜厚分布の一例をグラフ形式で示す図である。上述のように、ノズル５１から着液位置Ｐ１に吐出された薬液Ｌ１は、着液位置Ｐ１から液膜状に拡がりながら基板９の回転方向の上流側、かつ、回転軸ａ１側に流れ、その後、基板９の中央域Ｋ１を通過して基板９の周縁に到達する。これにより、着液位置Ｐ１には多量の薬液が供給され、基板９の中央部分の各位置には少量の薬液Ｌ１が供給される。
基板９の各箇所の周方向への回転速度は、回転軸ａ１から基板９の周縁に向かって増加する。また、基板９の各位置に供給された薬液Ｌ１、Ｌ２は、各位置の周方向への回転速度が増加するにつれて周方向に引き伸ばされて膜厚が減少する。そして、着液位置Ｐ１における基板９の周方向の回転速度は高く、中央域Ｋ１における基板９の周方向の回転速度は低い。
従って、着液位置Ｐ１には基板９の中央域Ｋ１よりも多量の薬液Ｌ１がノズル５１から供給されるが、その膜厚は中央域Ｋ１よりも薄くなり易い。中央域Ｋ１には着液位置Ｐ１よりも少量の薬液Ｌ１がノズル５１供給されるが、その膜厚は着液位置Ｐ１に比べて薄くなりにくい。このため、図１０に示されるように、基板９の表面のうち着液位置Ｐ１よりも基板９の中心側の部分における薬液Ｌ１の膜厚の均一性を、ノズル５１によって向上することができる。
また、ノズル５２から吐出された薬液Ｌ２の多くは、着液位置Ｐ２から液膜状に拡がりながら基板９の周辺域を基板９の回転方向下流側に流れつつ基板９の周縁部に到達する。従って、ノズル５１とノズル５２とによって基板９の上面全域に薬液Ｌ１、Ｌ２を供給しつつ、着液位置Ｐ１よりも回転軸ａ１側の部分、すなわち基板９の中央域Ｋ１と、基板９の中間域Ｋ２のうち着液位置Ｐ１よりも回転軸ａ１側部分とに供給される薬液Ｌ１の膜厚の均一性を第１ノズルによって向上せさることができる。また、基板９の回転によって、基板９の中心側から周縁側に向かって基板９の熱損失が急激に増加するが、第２ノズルから吐出された薬液Ｌ２は、主に基板９の周辺域Ｋ３に供給されるので、基板９の周辺域Ｋ３の供給される薬液Ｌ１、Ｌ２を、基板９の中央部に供給される薬液Ｌ１に比べて増やすことが出来る。従って、基板９の表面の温度分布の均一性を改善することができる。
＜４．ノズル５１、５２の配置関係の例＞
図７〜図９は、基板処理装置１のノズル５１、５２の、図２に示される配置関係とは異なる他の配置関係の例をそれぞれ示す図である。図７〜図９において、ノズル５１は、図２に記載のノズル５１と同一の位置から同一の吐出態様で薬液Ｌ１を着液位置Ｐ１に吐出している。
図７に示される配置関係においては、薬液Ｌ２の着液位置Ｐ２が、薬液Ｌ１の着液位置Ｐ１よりも回転軸ａ１から遠く、かつ、着液位置Ｐ１と、基板９の周縁のうち着液位置Ｐ１に最も近い点との中点（「着目中点」）よりも回転軸ａ１に近い。仮想円２０２は、中心ｃ１を中心として当該中点を通り、仮想円２０１は、中心ｃ１を中心として着液位置Ｐ１を通っている。この場合には、着液位置Ｐ１と着液位置Ｐ２との間には、基板９の径方向において間隔が空いているが、薬液Ｌ１（Ｌ２）は、着液位置Ｐ１（Ｐ２）から周囲に拡がりながら流れていく。このため、基板９の径方向において、薬液Ｌ１が着液位置Ｐ１の近傍に形成する液膜と、薬液Ｌ２が着液位置Ｐ２の近傍に形成する液膜との間に隙間が生ずることが抑制される。
図８に示される配置関係においては、ノズル５１が吐出する薬液Ｌ１の着液位置Ｐ１と、ノズル５２が吐出する薬液Ｌ２の着液位置Ｐ２とは、基板９の直径を成す同一直線上に、回転軸ａ１を互いの間に挟んでそれぞれ位置している。
図９に示される配置関係においては、ノズル５２が薬液Ｌ２を吐出する際の吐出方向ｖ１は、ノズル５２の上方から基板９の回転軸ａ１方向に見て、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ２を通る円の着液位置Ｐ２における接線の方向に沿って基板９の回転方向の下流側に向かう成分ｖ２と、当該接線と直交する基板９の径方向に沿って着液位置Ｐ２から回転軸ａ１とは反対側に向かう成分（「方向成分」）ｖ３とを有する方向である。従って、当該接線と、吐出方向ｖ１とがなす角度は、鋭角となる。従って、ノズル５２から基板９の周辺域Ｋ３に対して効率的に薬液Ｌ２を供給することができる。
＜５．基板処理装置の動作＞
図１１は、基板処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。基板処理装置１は、このフローチャートに沿って、薬液Ｌ１、Ｌ２によって基板９を処理する。このフローチャートに係る動作の開始に先立って、基板９はスピンチャック２１によって予め保持されている。
先ず、回転機構２３１が、制御部１３０の制御に従って、スピンチャック２１の回転を開始させることによって、スピンチャック２１に保持された基板９の回転を開始させる（図１１のステップＳ１０）。
次に、処理部５のバルブ開閉機構が、制御部１３０の制御下で、開閉弁５２１を所定の開度で開くことによって、ノズル５１は、基板９の回転軌跡のうち中間域Ｋ２における着液位置Ｐ１に当たるように薬液Ｌ１の吐出を開始し（ステップＳ２０）、バルブ開閉機構が、制御部１３０の制御下で、開閉弁５２２を所定の開度で開くことによって、ノズル５２は、中間域Ｋ２における着液位置Ｐ２に当たるように薬液Ｌ２の吐出を開始する（ステップＳ３０）。
ステップＳ２０において吐出される薬液Ｌ１の吐出方向は、当該薬液Ｌ１を上方から回転軸ａ１方向に見て、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ１を通る円の着液位置Ｐ１における接線方向に沿って基板９の回転方向の上流側に向かう成分と、当該接線と直交する基板９の径方向に沿って着液位置Ｐ１から回転軸ａ１に向かう成分とを有する方向である。
ステップＳ２０においてノズル５１が吐出する薬液Ｌ１の吐出速度の当該接線方向の速度成分は、基板９の回転によって着液位置Ｐ１上の薬液に作用する基板９の回転方向の下流側向きの力に打ち勝って当該薬液が基板９の回転方向の上流側に流れることができる大きさを有する。薬液Ｌ１の吐出速度の径方向の速度成分は、着液位置Ｐ１上の薬液Ｌ１に作用する基板９の回転による遠心力に打ち勝って当該薬液Ｌ１が回転軸ａ１側に流れることができる大きさを有している。ステップＳ２０において、ノズル５１は、好ましくは、着液位置Ｐ１に当たった直後に着液位置Ｐ１から回転軸ａ１側に向かう薬液Ｌ１の量が、着液位置Ｐ１に当たった直後に着液位置Ｐ１から回転軸ａ１とは反対側に向かう薬液Ｌ１の量よりも多くなるように、薬液Ｌ１を吐出する。ステップＳ３０においてノズル５２が吐出する薬液Ｌ２の吐出方向は、当該薬液Ｌ２を上方から回転軸ａ１方向に見て、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ２を通る円の着液位置Ｐ２における接線方向に沿って基板９の回転方向の下流側に向かう成分を有する吐出方向である。
制御部１３０は、薬液Ｌ１、Ｌ２による処理の所要時間が経過するのを待って、処理部５のバルブ開閉機構に開閉弁５２１、５２２を閉じさせて、ノズル５１、５２による薬液Ｌ１、Ｌ２の吐出を停止し（ステップＳ４０）、その後、回転機構２３１にスピンチャック２１の回転を停止させて基板９の回転を停止する（ステップＳ５０）。図１１に示される基板処理装置１の処理動作が終了する。
以上のように構成された本実施形態に係る基板処理装置によれば、ノズル５１が薬液Ｌ１を吐出する際の吐出方向ｕ１は、ノズル５１の上方から基板９の回転軸ａ１方向に見て、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ１を通る円の着液位置Ｐ１における接線の方向に沿って基板９の回転方向の上流側に向かう成分ｕ２と、当該接線と直交する基板９の径方向に沿って着液位置Ｐ１から回転軸ａ１に向かう成分ｕ３とを有する方向である。ノズル５１が薬液Ｌ１を吐出する際の吐出速度の接線方向の速度成分は、基板９の回転によって着液位置Ｐ１上の薬液Ｌ１に作用する基板９の回転方向の下流側向きの力に打ち勝って薬液Ｌ１が基板９の回転方向の上流側に流れることができる大きさを有する。当該吐出速度の当該径方向の速度成分は、着液位置Ｐ１上の薬液Ｌ１に作用する基板９の回転による遠心力に打ち勝って当該薬液Ｌ１が回転軸ａ１側に流れることができる大きさを有する。このため、第１ノズルから吐出された薬液Ｌ１の少なくとも一部は、着液位置Ｐ１に当たった直後に、薬液Ｌ１に作用する基板９の回転方向の下流側向きの力に打ち勝って、着液位置Ｐ１から、一旦、基板９の中心側に曲りながら、基板９の回転方向の上流側に向かった後、基板９の回転方向の下流側に曲りながら基板９の中心ｃ１に向う弧状の経路に沿って、液膜状に拡がりながら基板９の中心ｃ１に達する。そして、当該薬液Ｌ１は、基板９の中心を越えると、遠心力の影響によって基板９の回転方向の下流側に曲りながら基板９の周縁に向かう弧状の経路に沿って、拡がりながら流れていく。ノズル５２が薬液Ｌ２を吐出する際の吐出方向ｖ１は、ノズル５２の上方から基板９の回転軸ａ１方向に見て、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ２を通る円の着液位置Ｐ２における接線の方向に沿って基板９の回転方向の下流側に向かう成分ｖ２を有する方向である。このため、薬液Ｌ２は、着液位置Ｐ２に当たった直後から遠心力の影響を強く受けて、基板９の回転方向の下流側へ曲りながら基板９の周縁に向かう弧状の経路に沿って、液膜状に拡がりつつ流れていく。従って、ノズル５１から吐出された薬液Ｌ１の一部は、着液位置Ｐ１から液膜状に拡がりながら、基板９の中央部分を通過して基板９の周縁に到達し、ノズル５２から吐出された薬液Ｌ２の一部は、着液位置Ｐ２から液膜状に拡がりながら基板９の周辺域Ｋ３を基板９の回転方向下流側に流れつつ基板９の周縁部に到達する。このため、ノズル５１、５２から吐出された薬液Ｌ１、Ｌ２は、全体として、基板９の表面の全体に供給される。また、基板９の回転によって、基板９の中心側から周縁側に向かって基板９の熱損失が急激に増加するが、第２ノズルから吐出された薬液Ｌ２は、主に基板９の周辺域Ｋ３に供給されるので、基板９の周辺域Ｋ３の供給される薬液Ｌ１、Ｌ２の量を増やすことが出来る。
また、本実施形態に係る基板処理装置によれば、ノズル５１が吐出する薬液Ｌ１の着液位置Ｐ１と、ノズル５２が吐出する薬液Ｌ２の着液位置Ｐ２とは、回転軸ａ１から同じ距離である。従って、双方のノズルからそれぞれ吐出された薬液Ｌ１、Ｌ２を基板９の表面の全体に供給することがより容易になる。
また、本実施形態に係る基板処理装置によれば、ノズル５１が吐出する薬液Ｌ１の着液位置Ｐ１と、ノズル５２が吐出する薬液Ｌ２の着液位置Ｐ２とは、基板９の直径を成す同一直線上に、回転軸ａ１を互いの間に挟んでそれぞれ位置する。従って、例えば、双方のノズルが吐出する薬液Ｌ１、Ｌ２が、基板９の上方から見て、互いに平行で、かつ、同じ向きに吐出された場合には、ノズル５２が吐出した薬液Ｌ２の吐出方向ｖ１を、基板９の上方から見て、基板９の中心側に向かう成分を有さない方向とすることができる。従って、ノズル５２から基板９の周辺域Ｋ３に薬液Ｌ２を効率的に供給することが出来る。
また、本実施形態に係る基板処理装置によれば、ノズル５２が吐出する薬液Ｌ２の着液位置Ｐ２は、ノズル５１が吐出した薬液Ｌ１が着液位置Ｐ１から周囲に拡がって基板９上に形成している液膜の上に位置する。これにより、着液位置Ｐ２が、基板９上においてノズル５１から吐出された薬液Ｌ１が形成する液膜以外の部分に位置する場合に比べて、ノズル５２から吐出された薬液Ｌ２の液跳ねを低減できる。
また、本実施形態に係る基板処理装置によれば、ノズル５１は、着液位置Ｐ１に当たった直後に着液位置Ｐ１から回転軸ａ１側に向かう薬液Ｌ１の量が、着液位置Ｐ１に当たった直後に着液位置Ｐ１から回転軸ａ１とは反対側に向かう薬液Ｌ１の量よりも多くなるように、薬液Ｌ１を吐出し、ノズル５２が薬液Ｌ２を吐出する際の吐出方向ｖ１は、ノズル５２の上方から基板９の回転軸ａ１方向に見て、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ２を通る円の着液位置Ｐ２における接線の方向に沿って基板９の回転方向の下流側に向かう成分ｖ２を有する方向である。従って、ノズル５１から吐出された薬液Ｌ１が、着液位置Ｐ１から液膜状に拡がりつつ基板９の中心に向かって流れ、さらに基板９の中心に対して着液位置Ｐ１とは反対側の基板９の周縁に到達することが容易となる。これにより、第１着液位置には多量の薬液が供給され、基板の中央部分の各位置には第１着液位置よりも少量の薬液が供給される。基板の各箇所の周方向への回転速度は、回転軸から基板の周縁に向かって増加する。また、基板の各位置に供給された薬液は、各位置の周方向への回転速度が増加するにつれて周方向に引き伸ばされて膜厚が減少する。従って、第１着液位置には基板の中央域よりも多量の薬液が供給されるが、その膜厚は基板の中央域よりも薄くなり易い一方、基板の中央域には第１着液位置よりも少量の薬液が供給されるが、その膜厚は第１着液位置に比べて薄くなりにくい。このため、基板表面のうち第１着液位置よりも基板の中心側の部分における薬液の膜厚の均一性を、第１ノズルによって向上することができる。また、ノズル５２から吐出された薬液Ｌ２の一部は、着液位置Ｐ２から液膜状に拡がりながら基板９の周辺域Ｋ３を基板９の回転方向下流側に流れつつ基板９の周縁部に到達する。従って、第１ノズルと第２ノズルとによって基板の表面の全体に薬液を供給しつつ、第１着液位置よりも回転軸側部分、すなわち基板の中央域と、基板の中間域のうち第１着液位置よりも回転軸側部分とに供給される薬液の膜厚の均一性を第１ノズルによって向上せさることができる。また、基板９の回転によって、基板９の中心側から周縁側に向かって基板９の熱損失が急激に増加するが、第２ノズルから吐出された薬液Ｌ２は、主に基板９の周辺域Ｋ３に供給されるので、基板９の周辺域Ｋ３の供給される薬液Ｌ１、Ｌ２を、基板９の中央部に供給される薬液Ｌ１に比べて増やすことが出来る。従って、基板９の表面の温度分布の均一性を改善することができる。
また、本実施形態に係る基板処理装置によれば、ノズル５２が吐出する薬液Ｌ２の流量が、ノズル５１が吐出する薬液Ｌ１の流量よりも多いので、基板９の周辺域Ｋ３に対して、ノズル５２からより多くの薬液Ｌ２を供給することが出来る。
また、本実施形態に係る基板処理装置によれば、ノズル５２が薬液Ｌ２を吐出する際の吐出方向ｖ１は、ノズル５２の上方から基板９の回転軸ａ１方向に見て、回転軸ａ１を中心として着液位置Ｐ２を通る円の着液位置Ｐ２における接線の方向に沿って基板９の回転方向の下流側に向かう成分ｖ２と、接線と直交する基板９の径方向に沿って着液位置Ｐ２から回転軸ａ１とは反対側に向かう成分ｖ３とを有する方向である。従って、ノズル５２から基板９の周辺域Ｋ３に対して効率的に薬液Ｌ２を供給することができる。
また、本実施形態に係る基板処理装置によれば、ノズル５１、５２が薬液Ｌ１、Ｌ２を吐出する際の各吐出方向ｕ１、ｕ２は、ノズル５１、５２に対して回転軸ａ１とは反対側の各位置から基板９の径方向に見て、基板９の上方から斜め下向きに向かう方向である。ノズル５１、５２は、着液位置Ｐ１、Ｐ２に向けて、より正確に薬液Ｌ１、Ｌ２を吐出することが出来る。
また、以上のような本実施形態にかかる基板処理方法によれば、薬液Ｌ１の少なくとも一部は、着液位置Ｐ１に当たった直後に、当該薬液Ｌ１に作用する基板９の回転方向の下流側向きの力と遠心力との双方の力に打ち勝って、着液位置Ｐ１から液膜状に拡がりながら基板９の回転方向の上流側、かつ、回転軸ａ１側に流れ、その後、基板９の中央域を通過して基板９の周縁に到達する。これにより、着液位置Ｐ１には多量の薬液Ｌ１が供給され、基板９の中央部分の各位置には着液位置Ｐ１よりも少量の薬液Ｌ１が供給される。着液位置Ｐ１には基板９の中央域よりも多量の薬液Ｌ１が供給されるが、その膜厚は基板９の中央域よりも薄くなり易い一方、基板９の中央域には着液位置Ｐ１よりも少量の薬液Ｌ１が供給されるが、その膜厚は着液位置Ｐ１に比べて薄くなりにくい。このため、基板９表面のうち着液位置Ｐ１よりも基板９の中心ｃ１側の部分における薬液の膜厚の均一性を、着液位置Ｐ１への薬液Ｌ１の吐出によって向上することができる。また、着液位置Ｐ２に吐出された薬液Ｌ２の多くは、着液位置Ｐ２から液膜状に拡がりながら基板９の周辺域を基板９の回転方向下流側に流れつつ基板９の周縁部に到達する。従って、基板９の表面の全体に薬液Ｌ１、Ｌ２を供給しつつ、着液位置Ｐ１よりも回転軸ａ１側部分、すなわち基板９の中央域と、基板９の中間域のうち着液位置Ｐ１よりも回転軸ａ１側部分とに供給される薬液Ｌ１の膜厚の均一性を向上せさることができる。
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１ 基板処理装置
９ 基板
２１ スピンチャック
２３１ 回転機構
Ｋ１ 中央域
Ｋ２ 中間域
Ｋ３ 周辺域
Ｐ１ 着液位置（第１着液位置）
Ｐ２ 着液位置（第２着液位置）
Ｌ１，Ｌ２ 薬液
５１ ノズル（第１ノズル）
５２ ノズル（第２ノズル）
ｕ１，ｖ１ 吐出方向
ｕ２，ｕ３，ｖ２，ｖ３ 成分
ａ１ 回転軸
ｃ１ 中心

Claims (18)

  1. 基板を略水平姿勢で保持しつつ回転可能な保持部材と、
    前記保持部材を、回転軸を中心に回転させる回転機構と、
    前記基板の回転軌跡のうち中央域と周辺域との間の中間域における第１着液位置に当たるように前記基板よりも上方から薬液を液柱状の液流として吐出する第１ノズルと、
    前記中間域における第２着液位置に当たるように基板よりも上方から前記薬液を液柱状の液流として吐出する第２ノズルと、
    を備え、
    前記第１ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出方向は、前記第１ノズルの上方から前記基板の前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第１着液位置を通る円の前記第１着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の上流側に向かう成分と、当該接線と直交する前記基板の径方向に沿って前記第１着液位置から前記回転軸に向かう成分とを有する方向であり、
    前記第１ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出速度の前記接線方向の速度成分は、前記基板の回転によって前記第１着液位置上の前記薬液に作用する前記基板の回転方向の下流側向きの力に打ち勝って当該薬液が前記基板の回転方向の上流側に流れることができる大きさを有し、
    前記吐出速度の前記径方向の速度成分は、前記第１着液位置上の前記薬液に作用する前記基板の回転による遠心力に打ち勝って当該薬液が前記回転軸側に流れることができる大きさを有し、
    前記第２ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出方向は、前記第２ノズルの上方から前記基板の回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分を有する方向である、基板処理装置。
  2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記第１ノズルが吐出する前記薬液の前記第１着液位置と、前記第２ノズルが吐出する前記薬液の前記第２着液位置とは、前記回転軸から同じ距離である、基板処理装置。
  3. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記第１ノズルが吐出する前記薬液の前記第１着液位置と、前記基板の周縁のうち前記第１着液位置に最も近い点との中点によって着目中点を定義したとき、
    前記第２ノズルが吐出する前記薬液の前記第２着液位置は、前記第１着液位置よりも前記回転軸から遠く、前記着目中点よりも前記回転軸に近い、基板処理装置。
  4. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記第１ノズルが吐出する前記薬液の前記第１着液位置と、前記第２ノズルが吐出する前記薬液の前記第２着液位置とは、前記基板の直径を成す同一直線上に、前記回転軸を互いの間に挟んでそれぞれ位置する、基板処理装置。
  5. 請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記第２ノズルが吐出する前記薬液の前記第２着液位置は、前記第１ノズルが吐出した前記薬液が前記第１着液位置から周囲に拡がって前記基板上に形成している液膜の上に位置する、基板処理装置。
  6. 基板を略水平姿勢で保持しつつ回転可能な保持部材と、
    前記保持部材を、回転軸を中心に回転させる回転機構と、
    前記基板の回転軌跡のうち中央域と周辺域との間の中間域における第１着液位置に当たるように基板よりも上方から薬液を液柱状の液流として吐出する第１ノズルと、
    前記中間域における第２着液位置に当たるように基板よりも上方から前記薬液を液柱状の液流として吐出する第２ノズルと、
    を備え、
    前記第１ノズルは、前記第１着液位置に当たった直後に前記第１着液位置から前記回転軸側に向かう前記薬液の量が、前記第１着液位置に当たった直後に前記第１着液位置から前記回転軸とは反対側に向かう前記薬液の量よりも多くなるように、前記薬液を吐出し、
    前記第２ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出方向は、前記第２ノズルの上方から前記基板の回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分を有する方向である、基板処理装置。
  7. 請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記第２ノズルが吐出する前記薬液の流量が、前記第１ノズルが吐出する前記薬液の流量よりも多い、基板処理装置。
  8. 請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記第２ノズルが前記薬液を吐出する際の吐出方向は、前記第２ノズルの上方から前記基板の回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分と、当該接線と直交する前記基板の径方向に沿って前記第２着液位置から前記回転軸とは反対側に向かう成分とを有する方向である、基板処理装置。
  9. 請求項１から請求項８の何れか１つの請求項に記載の基板処理装置であって、
    前記第１ノズルと前記第２ノズルとの各ノズルが前記薬液を吐出する際の各吐出方向は、前記各ノズルに対して前記回転軸とは反対側の各位置から前記基板の径方向に見て、前記基板の上方から斜め下向きに向かう方向である、基板処理装置。
  10. 基板を略水平姿勢で保持しつつ回転軸を中心に回転させる回転ステップと、
    前記回転ステップと並行して、前記基板の回転軌跡のうち中央域と周辺域との間の中間域における第１着液位置に当たるように前記基板よりも上方から薬液を液柱状の液流として吐出する第１吐出ステップと、
    前記回転ステップおよび前記第１吐出ステップと並行して、前記中間域における第２着液位置に当たるように基板よりも上方から前記薬液を液柱状の液流として吐出する第２吐出ステップと、
    を備え、
    前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出方向は、当該薬液を上方から前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第１着液位置を通る円の前記第１着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の上流側に向かう成分と、前記接線と直交する前記基板の径方向に沿って前記第１着液位置から前記回転軸に向かう成分とを有する方向であり、
    前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出速度の前記接線方向の速度成分は、前記基板の回転によって前記第１着液位置上の前記薬液に作用する前記基板の回転方向の下流側向きの力に打ち勝って当該薬液が前記基板の回転方向の上流側に流れることができる大きさを有し、
    前記吐出速度の前記径方向の速度成分は、前記第１着液位置上の前記薬液に作用する前記基板の回転による遠心力に打ち勝って当該薬液が前記回転軸側に流れることができる大きさを有し、
    前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出方向は、当該薬液を上方から前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分を有する吐出方向に前記薬液を吐出するステップである、基板処理方法。
  11. 請求項１０に記載の基板処理方法であって、
    前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第１着液位置と、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第２着液位置とは、前記回転軸から同じ距離である、基板処理方法。
  12. 請求項１０に記載の基板処理方法であって、
    前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第１着液位置と、前記基板の周縁のうち前記第１着液位置に最も近い点との中点によって着目中点を定義したとき、
    前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第２着液位置は、前記第１着液位置よりも前記回転軸から遠く、前記着目中点よりも前記回転軸に近い、基板処理方法。
  13. 請求項１０から請求項１２の何れか１つの請求項に記載の基板処理方法であって、
    前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第１着液位置と、前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第２着液位置とは、前記基板の直径を成す同一直線上に、前記回転軸を互いの間に挟んでそれぞれ位置する、基板処理方法。
  14. 請求項１０から請求項１３の何れか１つの請求項に記載の基板処理方法であって、
    前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の前記第２着液位置は、前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液が前記第１着液位置から周囲に拡がって前記基板上に形成している液膜の上に位置する、基板処理方法。
  15. 基板を略水平姿勢で保持しつつ回転軸を中心に回転させる回転ステップと、
    前記回転ステップと並行して、前記基板の回転軌跡のうち中央域と周辺域との間の中間域における第１着液位置に当たるように基板よりも上方から薬液を液柱状の液流として吐出する第１吐出ステップと、
    前記回転ステップおよび前記第１吐出ステップと並行して、前記中間域における第２着液位置に当たるように基板よりも上方から前記薬液を液柱状の液流として吐出する第２吐出ステップと、
    を備え、
    前記第１吐出ステップは、前記第１着液位置に当たった直後に前記第１着液位置から前記回転軸側に向かう前記薬液の量が、前記第１着液位置に当たった直後に前記第１着液位置から前記回転軸とは反対側に向かう前記薬液の量よりも多くなるように、前記薬液を吐出するステップであり、
    前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出方向は、当該薬液を上方から前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分を有する方向である、基板処理方法。
  16. 請求項１０から請求項１５の何れか１つの請求項に記載の基板処理方法であって、
    前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の流量が、前記第１吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の流量よりも多い、基板処理方法。
  17. 請求項１０から請求項１６の何れか１つの請求項に記載の基板処理方法であって、
    前記第２吐出ステップにおいて吐出される前記薬液の吐出方向は、当該薬液を上方から前記回転軸方向に見て、前記回転軸を中心として前記第２着液位置を通る円の前記第２着液位置における接線方向に沿って前記基板の回転方向の下流側に向かう成分と、当該接線と直交する前記基板の径方向に沿って前記第２着液位置から前記回転軸とは反対側に向かう成分とを有する方向である、基板処理方法。
  18. 請求項１０から請求項１７の何れか１つの請求項に記載の基板処理方法であって、
    前記第１吐出ステップと前記第２吐出ステップとの各吐出ステップにおいて前記薬液が吐出される際の各吐出方向は、前記各吐出ステップにおいて吐出されている各薬液に対して前記回転軸とは反対側から前記基板の径方向に前記各薬液を見て、前記基板の上方から斜め下向きに向かう方向である、基板処理方法。
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