JP6842952B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Description

この発明は、基板処理装置および基板処理方法に関する。処理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。
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板の外周部に対して処理液を用いた処理が行われる。基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持されている基板の上面外周部に向けて処理液を吐出する処理液ノズルとを備えている（下記特許文献１参照）。このような基板の外周部を処理する基板処理装置に用いられるスピンチャックとして、基板の外周部を支持するタイプのものではなく、基板の中央部を支持するタイプのものが用いられる。基板の中央部を支持するタイプのスピンチャックは、基板の外周部を支持しないので、基板の保持状態で、基板が水平姿勢に対して傾斜しているおそれがある。
特開２０１１−２５８９２５号公報
基板の外周部に対する処理（以下、「外周部処理」という）では回転軸線回りに基板を回転させるため、スピンチャックに対して基板が傾斜していると、基板の周端のうち処理液ノズルが配置されている回転方向位置の周端（以下、「配置位置周端」という）の高さが各回転方向位置において変化するおそれがある（面ブレ）。配置位置周端の高さが異なると、基板の上面における、処理液ノズルからの処理液の着液位置と、配置位置周端との距離が異なる。したがって、処理液ノズルがスピンチャックに対して静止姿勢にある場合には、基板の回転に伴って、基板の上面における、処理液ノズルからの処理液の着液位置と、配置位置周端との距離が変化する。この場合、外周部処理において、基板の外周部における処理幅の均一性を一定に保つことができない。
そのため、基板の回転に伴う配置位置周端の高さ位置変化によらずに、基板の外周部における処理幅の均一性を高く保つことが求められている。
そこで、この発明の目的は、基板の回転に伴う配置位置周端の高さ位置変化によらずに、基板の外周部における処理幅の均一性を高く保つことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、周端の少なくとも一部が円弧状をなす基板を保持する基板保持ユニットであって、当該基板の外周部を支持せずに当該基板の中央部を支持して当該基板を保持する基板保持ユニットと、前記基板保持ユニットによって保持されている基板を、当該基板の中央部を通る鉛直軸線周りに回転させる基板回転ユニットと、前記基板保持ユニットに保持されている基板の周方向の各周端位置における高さ位置である各周端高さ位置を計測するための各周端高さ位置計測ユニットと、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の外周部に向けて処理液を吐出するための処理液ノズルと、前記処理液ノズルに処理液を供給する処理液供給ユニットと、前記基板における処理液の着液位置が移動するように前記処理液ノズルを駆動するノズル駆動ユニットと、前記基板回転ユニットを制御し、かつ前記ノズル駆動ユニットを制御する制御装置とを含み、前記制御装置は、前記各周端高さ位置計測ユニットによって、前記各周端高さ位置を計測する各周端高さ位置計測工程と、前記回転軸線まわりに前記基板を回転させながら前記基板の外周部に向けて前記処理液ノズルから処理液を吐出することにより当該主面の外周部を処理する外周部処理工程と、前記外周部処理工程に並行して、前記基板の外周部における前記処理液ノズルからの処理液の着液位置が、前記基板の周端のうち当該処理液ノズルが配置されている周方向位置の周端である配置位置周端との間隔を一定に保つべく当該配置位置周端の高さ位置変化に追従して往復移動するように前記処理液ノズルを駆動する着液位置往復移動工程とを実行する、基板処理装置を提供する。
この構成によれば、処理液の着液位置が、配置位置周端との間隔を一定に保ちながら配置位置周端の高さ位置変化に追従して往復移動するように処理液ノズルが駆動される。そのため、基板の回転に伴う配置位置周端の高さ位置変化に応じて、処理液の着液位置を、配置位置周端との間隔を一定に保つように追従させることができる。これにより、基板の回転に伴う配置位置周端の高さ位置変化によらずに、基板の外周部における処理幅の均一性を高く保つことができる。
請求項２に記載の発明は、前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程を、前記各周端高さ位置計測工程の後に実行する、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、各周端高さ位置計測工程の結果に基づいて、着液位置往復移動工程を実行することが可能になる。
請求項３に記載の発明は、前記ノズル駆動ユニットは、前記処理液ノズルを駆動するためのノズル駆動信号が入力されることにより前記処理液ノズルを駆動するユニットを含み、前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程において、前記制御装置は、前記各周端高さ位置計測工程における計測結果および前記外周部処理工程における前記基板の回転速度に基づいて、前記配置位置周端の高さ位置変化と同じ振幅および同じ周期で前記着液位置が移動するように前記処理液ノズルを駆動させるためのノズル駆動信号を作成するノズル駆動信号作成工程と、作成された前記ノズル駆動信号を、当該ノズル駆動信号の出力に対する前記処理液ノズルの駆動遅れに伴う、前記配置位置周端の高さ位置変化に対する前記着液位置の位相差を排除した排除タイミングで前記ノズル駆動ユニットに出力する駆動信号出力工程とを実行する、請求項２に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、着液位置往復移動工程において、配置位置周端の高さ位置変化と同じ振幅および同じ周期で処理液の着液位置が移動するように処理液ノズルを駆動させるノズル駆動信号が作成される。そのノズル駆動信号が、処理液ノズルの駆動遅れに伴う位相差を排除した排除タイミングで、ノズル駆動ユニットに対して出力される。すなわち、配置位置周端の高さ位置変化に追従して着液位置を往復移動させることが可能なタイミングでノズル駆動信号が出力される。これにより、ノズル駆動信号の出力に対する処理液ノズルの駆動遅れによらずに、処理液の着液位置を、配置位置周端との間隔を一定に保つように配置位置周端の高さ位置変化に追従させることができる。
請求項４に記載の発明は、前記制御装置は、前記駆動信号出力工程において、前記配置位置周端の高さ位置変化に前記処理液ノズルが追従する最適な追従タイミングから前記位相差に相当する時間だけずらすことにより、前記排除タイミングを取得するタイミング取得工程を実行する、請求項３に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板の外周部における処理液の着液位置が配置位置周端の高さ位置変化に追従する最適な追従タイミングから、位相差に相当する時間だけずらすことにより、排除タイミングを求めることができる。この場合、排除タイミングを簡単かつ正確に取得することができる。
請求項５に記載の発明は、前記ノズル駆動ユニットは、前記処理液ノズルを鉛直方向に移動させるノズル移動ユニットを含み、前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程として、前記配置位置周端の高さ位置変化に追従して、前記処理液ノズルを鉛直方向に移動させる工程を実行する、請求項１〜４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、着液位置往復移動工程において、配置位置周端の高さ位置変化に追従して、処理液ノズルが鉛直方向に移動させられる。これにより、基板の外周部において、処理液の着液位置と配置位置周端との間隔を一定に保つことができる。
請求項６に記載の発明は、前記ノズル駆動ユニットは、前記処理液ノズルを、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の主面に沿って移動させるノズル移動ユニットを含み、前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程として、前記配置位置周端の高さ位置変化に追従して、前記処理液ノズルからの処理液の着液位置と前記配置位置周端との間隔を一定に保つように前記処理液ノズルを前記基板の回転半径方向に移動させる工程を実行する、請求項１〜４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、着液位置往復移動工程において、配置位置周端の高さ位置変化に追従して、処理液ノズルからの処理液の着液位置と配置位置周端との間隔を一定に保つように処理液ノズルが回転半径方向に移動させられる。これにより、基板の外周部において、処理液の着液位置と配置位置周端との間隔を一定に保つことができる。
請求項７に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記処理液ノズルの移動量を検出するためのノズル移動量検出ユニットをさらに含み、前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程に先立って、前記ノズル移動ユニットに対して前記ノズル駆動信号を出力して前記処理液ノズルを移動させ、そのときの前記処理液ノズルの移動量を前記ノズル移動量検出ユニットによって検出することにより、前記位相差を計測する位相差計測工程をさらに実行し、前記制御装置は、前記タイミング取得工程において、前記位相差計測工程によって計測された位相差に基づいて前記排除タイミングを取得する工程を実行する、請求項５または６に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、処理液ノズルを移動させ、そのときの処理液ノズルの移動量を、ノズル移動量検出ユニットを用いて検出することにより、位相差を実際に計測することができる。実測された位相差に基づいて処理液ノズルを移動するので、処理液の着液位置の往復移動を、配置位置周端の高さ位置変化に、より一層良好に追従させることができる。
請求項８に記載の発明は、前記ノズル移動ユニットは、電動モータを含み、前記移動量検出ユニットは、前記電動モータに設けられたエンコーダを含む、請求項７に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、エンコーダという簡単な構成で、処理液ノズルの移動量を精度良く検出することができる。処理液の着液位置の往復移動を、配置位置周端の高さ位置変化に、より高精度に追従させることができる。
請求項９に記載の発明は、前記各周端高さ位置計測ユニットは、前記基板の周端高さ位置のうち周方向の所定の周端高さ位置を検出するための位置センサ、および前記基板の少なくとも外周部を撮像するＣＣＤカメラの少なくとも一つを含む、請求項１〜８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、基板保持ユニットに保持されている基板の周方向の各周端高さ位置を、簡単な構成を用いて計測することができる。
請求項１０に記載の発明は、前記各周端高さ位置計測ユニットは、前記基板の周端高さ位置のうち周方向の所定の周端高さ位置を検出するための位置センサを含み、前記制御装置は、前記各周端高さ位置計測工程において、前記基板保持ユニットによって保持されている基板を前記回転軸線まわりに回動させながら、前記所定の周端高さ位置を、前記位置センサを用いて計測する工程を実行する、請求項１〜８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、基板保持ユニットによって保持されている基板を回動させながら、所定の周端高さ位置を、位置センサを用いて検出することにより、基板の周方向の各周端高さ位置を計測することができる。すなわち、位置センサという簡単な構成を用いて、基板の周方向の各周端高さ位置を良好に計測できる。
請求項１１に記載の発明は、前記処理液ノズルは、基板の外側かつ斜め下向きに処理液を吐出する、請求項１〜１０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、処理液ノズルが処理液を斜め下方向に向けて吐出するので、基板の回転に伴う配置位置周端の高さ位置変化に応じて、処理液の着液位置と配置位置周端との間の距離が変化するおそれがある。
しかしながら、基板の回転に伴う配置位置周端の高さ位置変化に応じて、処理液の着液位置を、配置位置周端との間隔を一定に保つように追従させるので、基板の回転に伴う配置位置周端の高さ位置変化によらずに、処理液の着液位置と配置位置周端との間の距離を一定に保つことができ、これにより、基板の外周部における処理幅の均一性を高く保つことができる。
前記の目的を達成するための請求項１２に記載の発明は、基板の中央部を支持して、当該基板を保持する基板保持ユニットと、前記基板保持ユニットによって保持されている基板を、当該基板の中央部を通る回転軸線周りに回転させる基板回転ユニットと、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の外周部に向けて処理液を吐出するための処理液ノズルと、前記処理液ノズルを、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の主面に沿って移動させるノズル駆動ユニットとを含む基板処理装置において実行される基板処理方法であって、周端の少なくとも一部が円弧状をなす基板を前記基板保持ユニットにより保持させる基板保持工程と、前記基板保持ユニットに保持されている基板の周方向の各周端位置における高さ位置である各周端高さ位置を計測する各周端高さ位置計測工程と、前記回転軸線まわりに前記基板を回転させながら前記基板の外周部に向けて前記処理液ノズルから処理液を吐出することにより当該主面の外周部を処理する外周部処理工程と、前記外周部処理工程に並行して、前記基板の外周部における前記処理液ノズルからの処理液の着液位置が、前記基板の周端のうち当該処理液ノズルが配置されている周方向位置の周端である配置位置周端との間隔を一定に保つべく当該配置位置周端の高さ位置変化に追従して往復移動するように前記処理液ノズルを駆動する着液位置往復移動工程とを含む、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、請求項１に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項１３に記載の発明は、前記着液位置往復移動工程は、前記配置位置周端の高さ位置変化に追従して、前記処理液ノズルを、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の主面に直交する方向に移動させる工程を含む、請求項１２に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、請求項５に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項１４に記載の発明は、前記着液位置往復移動工程は、前記配置位置周端の高さ位置変化に追従して、前記処理液ノズルからの処理液の着液位置と前記配置位置周端との間隔を一定に保つように前記処理液ノズルを前記基板の回転半径方向に移動させる工程を含む、請求項１２に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、請求項６に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項１５に記載の発明は、前記着液位置往復移動工程は、前記各周端高さ位置計測工程の後に実行される、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、請求項２に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項１６に記載の発明は、前記ノズル駆動ユニットは、前記処理液ノズルを駆動するためのノズル駆動信号が入力されることにより前記処理液ノズルを駆動するユニットを含み、前記着液位置往復移動工程は、前記各周端高さ位置計測工程における計測結果および前記外周部処理工程における前記基板の回転速度に基づいて、前記配置位置周端の高さ位置変化と同じ振幅および同じ周期で前記着液位置が移動するように前記処理液ノズルを駆動させるためのノズル駆動信号を作成するノズル駆動信号作成工程と、作成された前記ノズル駆動信号を、当該ノズル駆動信号の出力に対する前記処理液ノズルの駆動遅れに伴う、前記配置位置周端の高さ位置変化に対する前記着液位置の位相差を排除した排除タイミングで前記ノズル駆動ユニットに出力する駆動信号出力工程とを含む、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、請求項３に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項１７に記載の発明は、前記駆動信号出力工程は、前記配置位置周端の高さ位置変化に前記着液位置が追従する最適な追従タイミングから、前記位相差に相当する時間だけずらすことにより前記排除タイミングを取得するタイミング取得工程を含む、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、請求項４に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項１８に記載の発明は、前記着液位置往復移動工程に先立って、前記ノズル駆動ユニットに対して前記ノズル駆動信号を出力して前記着液位置を移動させることにより、前記位相差を計測する位相差計測工程をさらに含み、前記タイミング取得工程は、前記位相差に基づいて前記排除タイミングを取得する工程を含む、請求項１７に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、請求項７に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
請求項１９に記載の発明は、前記各周端高さ位置計測工程は、前記基板保持ユニットによって保持されている基板を前記回転軸線まわりに回動させながら前記所定の周端高さ位置を、位置センサを用いて計測する工程を含む、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、請求項１０に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。 図２は、前記基板処理装置に備えられた処理ユニットの構成例を説明するための図解的な断面図である。 図３は、処理位置に配置されている処理液ノズルから処理液を吐出している状態を示す断面図である。 図４は、基板が傾斜状態でスピンチャックに保持されている状態を示す模式的な図である。 図５は、基板が傾斜状態でスピンチャックに保持されている状態を示す模式的な図である。 図６は、参考基板処理例における基板の上面の外周領域の処理幅を示す平面図である。 図７は、前記基板処理装置の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。 図８は、配置位置周端の高さ位置変化を示す正弦波、および追従タイミングでノズル駆動信号を出力した場合の着液位置の高さ位置変化を示す正弦波である。 図９Ａは、図７に示す各周端高さ位置記憶部を説明するための図である。 図９Ｂは、図７に示す位相差記憶部を説明するための図である。 図１０は、前記処理ユニットによる基板処理例を説明するための流れ図である。 図１１は、図１０に示す各周端高さ位置計測工程の内容を説明するための流れ図である。 図１２は、図１０に示す位相差計測工程の内容を説明するための流れ図である。 図１３は、図１０に示す外周部処理工程の内容を説明するための流れ図である。 図１４は、前記外周部処理工程の内容を説明するための模式的な図である。 図１５は、前記外周部処理工程の内容を説明するための模式的な図である。 図１６は、配置位置周端の高さ位置変化を示す正弦波、および排除タイミングでノズル駆動信号を出力した場合の着液位置の高さ位置変化を示す正弦波である。 図１７は、前記基板処理例における基板の上面の外周領域の処理幅を示す平面図である。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の内部のレイアウトを説明するための図解的な平面図である。基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを、処理液や処理ガスによって一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、処理液を用いて基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、処理ユニット２で処理される複数枚の基板Ｗを収容するキャリヤＣ１が載置されるロードポートＬＰと、ロードポートＬＰと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットＩＲおよびＣＲと、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。搬送ロボットＩＲは、キャリヤＣ１と搬送ロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する。複数の処理ユニット２は、たとえば、同様の構成を有している。
図２は、処理ユニット２の構成例を説明するための図解的な断面図である。
処理ユニット２は、基板Ｗの外周部４１（図３等参照）を、より具体的には基板Ｗの上面（主面）の外周領域４２（図３等参照）および基板Ｗの周端面４４（図３等参照）を、処理液を用いて処理する（トップサイド処理）ユニットである。この実施形態では、基板Ｗの外周部４１とは、基板Ｗの上面の外周領域４２、基板Ｗの下面（主面）の外周領域４３（図３等参照）、および基板Ｗの周端面４４を含む部分をいう。また、外周領域４２，４３とは、たとえば、基板Ｗの周端縁からコンマ数ミリ〜数ミリメートル程度の幅を有する環状の領域をいう。
処理ユニット２は、内部空間を有する箱形の処理チャンバ４と、処理チャンバ４内で一枚の基板Ｗを水平な姿勢で保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック（基板保持ユニット）５と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面の外周領域４２に処理液（薬液およびリンス液）を供給するための処理液供給ユニット６と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面中央部に、不活性ガスを供給するための第１の不活性ガス供給ユニット８と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面の外周領域４２に、不活性ガスを供給するための第２の不活性ガス供給ユニット９と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの下面の外周領域４３に、不活性ガスを供給するための第３の不活性ガス供給ユニット１０と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの下面の外周領域４３を加熱するためのヒータ１１と、スピンチャック５を取り囲む筒状の処理カップ１２とを含む。
処理チャンバ４は、箱状の隔壁１３と、隔壁１３の上部から隔壁１３内（処理チャンバ４内に相当）に清浄空気を送る送風ユニットとしてのＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１４と、隔壁１３の下部から処理チャンバ４内の気体を排出する排気装置（図示しない）とを含む。
ＦＦＵ１４は隔壁１３の上方に配置されており、隔壁１３の天井に取り付けられている。ＦＦＵ１４は、隔壁１３の天井から処理チャンバ４内に清浄空気を送る。排気装置は、処理カップ１２内に接続された排気ダクト１５を介して処理カップ１２の底部に接続されており、処理カップ１２の底部から処理カップ１２の内部を吸引する。ＦＦＵ１４および排気装置により、処理チャンバ４内にダウンフロー（下降流）が形成される。
スピンチャック５は、この実施形態では、真空吸着式のチャックである。スピンチャック５は、基板Ｗの下面中央部を吸着支持している。スピンチャック５は、鉛直な方向に延びたスピン軸１６と、このスピン軸１６の上端に取り付けられて、基板Ｗを水平な姿勢でその下面を吸着して保持するスピンベース１７と、スピン軸１６と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ（基板回転ユニット）１８とを備えている。スピンベース１７は、基板Ｗの外径よりも小さな外径を有する水平な円形の上面１７ａを含む。基板Ｗの裏面がスピンベース１７に吸着保持された状態では、基板Ｗの外周部４１が、スピンベース１７の周端縁よりも外側にはみ出ている。スピンモータ１８が駆動されることにより、スピン軸１６の中心軸線まわりに基板Ｗが回転される。
処理液供給ユニット６は、処理液ノズル１９を含む。処理液ノズル１９は、たとえば、連続流の状態で液を吐出するストレートノズルである。処理液ノズル１９は、基板Ｗの上面における処理液の供給位置を変更できるスキャンノズルとしての基本形態を有している処理液ノズル１９は、スピンチャック５の上方でほぼ水平に延びたノズルアーム２０の先端部に取り付けられている。ノズルアーム２０は、スピンチャック５の側方でほぼ鉛直に延びたアーム支持軸２１に支持されている。
アーム支持軸２１には、アーム揺動モータ２２が結合されている。アーム揺動モータ２２は、たとえばサーボモータである。アーム揺動モータ２２により、ノズルアーム２０をスピンチャック５の側方に設定された鉛直な揺動軸線Ａ２（すなわち、アーム支持軸２１の中心軸線）を中心として水平面内で揺動させることができ、これにより、揺動軸線Ａ２まわりに処理液ノズル１９を回動させることができるようになっている。
アーム支持軸２１には、アーム昇降モータ１２２が、ボールねじ機構などを介して結合されている。アーム昇降モータ１２２は、たとえばサーボモータである。アーム昇降モータ１２２により、アーム支持軸２１を昇降させてアーム支持軸２１と一体的にノズルアーム２０を昇降させることができる。これにより、処理液ノズル１９を昇降（すなわち、高さ方向Ｖ（鉛直方向）に沿って移動）させることができる。アーム昇降モータ１２２には、アーム昇降モータ１２２の出力軸１２２ａの回転角を検出するエンコーダ２３が結合されている。アーム揺動モータ１２２が出力軸１２２ａを回転させると、出力軸２２ａの回転角に応じた移動量で、処理液ノズル１９が上昇または降下する。すなわち、処理液ノズル１９が上昇または下降すると、処理液ノズル１９の移動量に相当する回転角でアーム揺動モータ２２の出力軸２２ａを回転させる。したがって、エンコーダ２３によって出力軸２２ａの回転角を検出することにより、処理液ノズル１９の位置（高さ方向Ｖ（鉛直方向）の位置）を検出することができる。
処理液ノズル１９には、薬液供給源からの薬液が供給される薬液配管２４が接続されている。薬液配管２４の途中部には、薬液配管２４を開閉するための薬液バルブ２５が介装されている。また、処理液ノズル１９には、リンス液供給源からのリンス液が供給されるリンス液配管２６Ａが接続されている。リンス液配管２６Ａの途中部には、リンス液配管２６Ａを開閉するためのリンス液バルブ２６Ｂが介装されている。リンス液バルブ２６Ｂが閉じられた状態で薬液バルブ２５が開かれると、薬液配管２４から処理液ノズル１９に供給された連続流の薬液が、処理液ノズル１９の下端に設定された吐出口１９ａ（図３参照）から吐出される。また、薬液バルブ２５が閉じられた状態でリンス液バルブ２６Ｂが開かれると、リンス液配管２６Ａから処理液ノズル１９に供給された連続流のリンス液が、処理液ノズル１９の下端に設定された吐出口１９ａ（図３参照）から吐出される。
薬液は、たとえば、基板Ｗの表面をエッチングしたり、基板Ｗの表面を洗浄したりするのに用いられる液である。薬液は、フッ酸、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）、希フッ酸（ＤＨＦ）、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（たとえば、クエン酸、蓚酸等）、有機アルカリ（たとえば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、有機溶剤（たとえばＩＰＡ（isopropyl alcohol）など）、界面活性剤、腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液であってもよい。リンス液は、たとえば脱イオン水（ＤＩＷ）であるが、ＤＩＷに限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度（たとえば、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
第１の不活性ガス供給ユニット８は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの上面の中央部に不活性ガスを供給するための気体吐出ノズル２７と、気体吐出ノズル２７に不活性ガスを供給する第１の気体配管２８と、第１の気体配管２８を開閉する第１の気体バルブ２９と、気体吐出ノズル２７を移動させるための第１のノズル移動機構３０とを含む。基板Ｗの上面中央部の上方に設定された処理位置において第１の気体バルブ２９が開かれると、気体吐出ノズル２７から吐出される不活性ガスによって、中央部から外周部４１に向けて流れる放射状気流が基板Ｗの上方に形成される。
第２の不活性ガス供給ユニット９は、基板Ｗの上面の外周領域４２に対して不活性ガスを吐出するための上外周部気体ノズル３１と、上外周部気体ノズル３１に不活性ガスを供給する第２の気体配管３２と、第２の気体配管３２を開閉する第２の気体バルブ３３と、上外周部気体ノズル３１を移動させるための第２のノズル移動機構３４とを含む。基板Ｗの上面の外周領域４２に対向する処理位置において第２の気体バルブ３３が開かれると、上外周部気体ノズル３１は、基板Ｗの上面の外周領域４２の吹き付け位置に対し、基板Ｗの回転半径方向（以下、径方向ＲＤ）の内側から、外側かつ斜め下向きに不活性ガスを吐出する。これにより、基板Ｗの上面の外周領域４２における処理液の処理幅を制御することができる。
第３の不活性ガス供給ユニット１０は、基板Ｗの下面の外周領域４３に対して不活性ガスを吐出するための下外周部気体ノズル３６と、下外周部気体ノズル３６に不活性ガスを供給する第３の気体配管３７と、第３の気体配管３７を開閉する第３の気体バルブ３８とを含む。基板Ｗの下面の外周領域４３に対向する処理位置において第３の気体バルブ３８が開かれると、下外周部気体ノズル３６は、基板Ｗの下面の外周領域４３の吹き付け位置に対し、径方向ＲＤの内側から外側斜め上向きに（たとえば水平面に対し４５°）不活性ガスを吐出する。
ヒータ１１は、円環状に形成されており、基板Ｗの外径と同等の外径を有している。ヒータ１１は、スピンチャック５に保持された基板Ｗの下面の外周領域４３に対向する上端面を有している。ヒータ１１は、セラミックや炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いて形成されており、その内部に加熱源（図示しない）が埋設されている。加熱源の加熱によりヒータ１１が温められて、ヒータ１１が基板Ｗを加熱する。ヒータ１１によって基板Ｗの外周部４１を下面側から加熱することにより、基板Ｗの上面の外周領域４２における処理レートを向上させることができる。
処理カップ１２は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗよりも外方（回転軸線Ａ１から離れる方向）に配置されている。処理カップ１２は、スピンベース１７を取り囲んでいる。スピンチャック５が基板Ｗを回転させている状態で、処理液が基板Ｗに供給されると、基板Ｗに供給された処理液が基板Ｗの周囲に振り切られる。処理液が基板Ｗに供給されるとき、上向きに開いた処理カップ１２の上端部１２ａは、スピンベース１７よりも上方に配置される。したがって、基板Ｗの周囲に排出された薬液や水などの処理液は、処理カップ１２によって受け止められる。そして、処理カップ１２に受け止められた処理液は排液処理される。
また、処理ユニット２は、スピンチャック５によって保持されている基板Ｗの周端の高さ（鉛直方向Ｖの）位置（以下、単に「高さ位置」という）を検出するための高さ位置センサ（位置センサ）１４７を含む。高さ位置センサ１４７は、基板Ｗの周端面４４のうち所定の計測対象位置について、その高さ位置を検出している。この実施形態では、高さ位置センサ１４７と制御装置３によって、周端高さ位置計測ユニットが構成されている。
図３は、処理位置に配置されている処理液ノズル１９から処理液を吐出している状態を示す断面図である。
処理液ノズル１９は、基板Ｗの上面の外周領域４２に対向する処理位置に配置される。この状態で、薬液バルブ２５（図２参照）およびリンス液バルブ２６Ｂ（図２参照）が選択的に開かれると、処理液ノズル１９は、基板Ｗの上面の外周領域４２の着液位置（以下、単に「着液位置４５」という）に対し、径方向ＲＤの内側から外側斜め下向きに処理液（薬液またはリンス液）を吐出する。径方向ＲＤの内側から着液位置４５に向けて処理液が吐出されるので、デバイス形成領域である、基板Ｗの上面中央部への処理液の液跳ねを抑制または防止できる。このとき、吐出口１９ａからの処理液の吐出方向は、径方向ＲＤに沿う方向であり、かつ基板の上面に対して所定角度で入射するような方向である。入射角θは、たとえば約３０°〜約８０°であり、好ましくは約４５°であるである。着液位置４５に着液した処理液は、着液位置４５に対し、径方向ＲＤの外側に向けて流れる。基板Ｗの上面の外周領域４２のうち、着液位置４５よりも外側の領域のみが処理液によって処理される。すなわち、着液位置４５と基板Ｗの周端面４４と間の距離に応じて、基板Ｗの上面の外周領域４２における処理幅が変わる。
図４は、基板Ｗが傾斜状態でスピンチャック５に保持されている状態を示す模式的な図である。図５は、基板Ｗが傾斜状態でスピンチャック５に保持されている状態を示す模式的な図である。図６は、参考基板処理例における基板Ｗの上面の外周領域４２の処理幅を示す平面図である。
スピンチャック５は、基板Ｗの中央部を支持するタイプのものである。このようなタイプのスピンチャックは基板Ｗの外周部４１を支持しない。そのため、基板Ｗの保持状態において、図４および図５に示すように、スピンチャック５に対して基板Ｗが傾斜しているおそれがある。
基板Ｗの外周部４１に対する処理では、回転軸線Ａ１回りに基板Ｗを回転させるため、スピンチャック５に対して基板Ｗが傾斜していると、基板Ｗの回転角度位置に応じて、基板Ｗの周端のうち処理液ノズル１９の処理位置に対応する周方向位置の周端（処理液ノズル１９が配置されている周方向位置の周端。以下、「配置位置周端４６」という）の高さ位置が変化するおそれがある（面ブレ）。処理液ノズル１９が処理液を斜め下方向に向けて吐出するので、処理液ノズル１９がスピンチャック５に対して静止姿勢にある場合には、基板Ｗの回転角度位置に伴って、処理液の着液位置４５と配置位置周端４６との間の距離が変化する。
その結果、図６に示すように、基板Ｗの上面の外周領域４２の洗浄幅が、周方向の各位置でばらつきが生じることになる。洗浄幅に大きなばらつきがあると、それを見込んで中央のデバイス領域を狭く設定しなければならなくなる。そのため、洗浄幅には高い精度が要求される。
図７は、基板処理装置１の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。
制御装置３は、たとえばマイクロコンピュータを用いて構成されている。制御装置３はＣＰＵ等の演算ユニット５１、固定メモリデバイス（図示しない）、ハードディスクドライブ等の記憶ユニット５２、出力ユニット５３および入力ユニット（図示しない）を有している。記憶ユニット５２には、演算ユニット５１が実行するプログラムが記憶されている。
記憶ユニット５２は、電気的にデータを書き換え可能な不揮発性メモリからなる。記憶ユニット５２は、基板Ｗに対する各処理の内容を規定するレシピを記憶するレシピ記憶部５４と、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの周方向の各周端位置における高さ方向（鉛直方向Ｖ）の位置（以下、「各周端高さ位置」という。）に関する位置情報を記憶する各周端高さ位置記憶部５９と、位相差ΔＰ（図８参照）を記憶する位相差記憶部５５とを含む。
制御装置３には、スピンモータ１８、アーム揺動モータ２２、アーム昇降モータ１２２、第１および第２のノズル移動機構３０，３４、ヒータ１１の加熱源、薬液バルブ２５、リンス液バルブ２６Ｂ、第１の気体バルブ２９、第２の気体バルブ３３、第３の気体バルブ３８等が制御対象として接続されている。制御装置３は、スピンモータ１８、アーム揺動モータ２２、アーム昇降モータ１２２、第１および第２のノズル移動機構３０，３４、ヒータ１１の動作を制御する。また、制御装置３は、バルブ２５，２６Ｂ，２９，３３，３８等を開閉する。
これらの制御対象の制御にあたっては、出力ユニット５３が各制御対象に対し、駆動信号を送出し、この駆動信号が制御対象に入力されることにより、制御対象は、駆動信号に応じた駆動動作を実行する。たとえば、アーム昇降モータ１２２を制御してノズルアーム２０を駆動させたい場合には、出力ユニット５３は、アーム昇降モータ１２２に対し、ノズル駆動信号５７を送出する。そして、アーム昇降モータ１２２にノズル駆動信号５７が入力されることにより、アーム昇降モータ１２２は、ノズル駆動信号５７に応じた駆動動作でノズルアーム２０を駆動する（すなわち、昇降動作させる）。
また、制御装置３には、エンコーダ２３の検出出力および高さ位置センサ１４７の検出出力が入力されるようになっている。
この実施形態に係る外周部処理工程（Ｓ６，Ｓ７）において、制御装置３は、基板Ｗの上面の外周領域４２（図３参照）における着液位置４５が、配置位置周端４６との間隔を一定に保つべく当該配置位置周端４６の高さ位置変化（以下、「高さ位置変化」という）に追従して高さ方向Ｖに往復移動するように、処理液ノズル１９を駆動させる。より具体的には、配置位置周端４６の高さ位置変化に追従して、処理液ノズル１９が、高さ方向Ｖに移動させられる。これにより、基板Ｗの外周部４１において、着液位置４５と配置位置周端４６との間隔を一定に保つことができる。なお、この明細書において、「着液位置４５を往復移動」とは、基板Ｗを基準とした往復移動ではなく、静止状態にある物体（たとえば処理チャンバ４の隔壁１３）を基準した往復移動のことをいう。
しかしながら、制御装置３とアーム昇降モータ１２２との間のノズル駆動信号５７の送受信やそれに伴うデータの読み込みやデータ解釈のため、処理液ノズル１９の駆動制御において、制御装置３からのノズル駆動信号５７の出力に対し、処理液ノズル１９の駆動動作が遅れることがある。
図８は、配置位置周端４６の高さ位置変化を示す正弦波ＳＷ２、および配置位置周端４６の位置変化に着液位置４５が追従する（すなわち、着液位置４５と配置位置周端４６との間隔が一定に保たれる）最適な追従タイミングでノズル駆動信号５７を出力した場合の着液位置４５の高さ位置変化を示す正弦波ＳＷ１である。
配置位置周端４６の高さ位置変化に着液位置４５が追従する最適な追従タイミングでノズル駆動信号５７を出力した場合、図８に示すように、実際の処理液ノズル１９の高さ位置変化（着液位置４５の高さ位置変化）の正弦波ＳＷ１（図８に実線にて示す）は、配置位置周端４６の高さ位置変化の正弦波ＳＷ２（図８に破線にて示す）から、所定の位相差ΔＰだけ遅れる。このような処理液ノズル１９の駆動遅れに伴う、配置位置周端４６の高さ位置変化に対する着液位置４５の位相差を、以下、単に「位相差ΔＰ」と呼ぶ。
そこで、この実施形態では、制御装置３からアーム昇降モータ１２２へのノズル駆動信号５７の出力タイミングを、前記の最適な追従タイミングから、位相差ΔＰに相当する時間だけ早める（ずらす）ことにより、位相差ΔＰを排除した排除タイミングで、ノズル駆動信号５７をアーム昇降モータ１２２に対して出力することを実現している。以下、具体的に説明する。
図９Ａは、図７に示す各周端高さ位置記憶部５９を説明するための図である。周端高さ位置記憶部５９には、各周端高さ位置に関する位置情報が記憶されている。具体的には、着液位置４５の往復移動の振幅Ａ、着液位置４５の往復移動の周期ＰＤ、および着液位置４５の往復移動の位相Ｐ（検出されたノッチの位置を基準とする周方向位相）を記憶している。これらの位置情報は、各周端高さ位置計測工程（図１０のＳ４）によって計測された実測値に基づく値である。
図９Ｂは、図７に示す位相差記憶部５５を説明するための図である。周端高さ位置記憶部５９には位相差ΔＰが記憶されている。位相差ΔＰは、互いに異なる複数の回転速度（基板Ｗの回転速度）に対応して記憶されている。
図１０は、処理ユニット２による基板処理例を説明するための流れ図である。図１１は、図１０に示す各周端高さ位置計測工程（Ｓ４）の内容を説明するための流れ図である。図１２は、図１０に示す位相差計測工程（Ｓ５）の内容を説明するための流れ図である。図１３は、図１０に示す外周部処理工程（Ｓ６，Ｓ７）の内容を説明するための流れ図である。図１４および図１５は、外周部処理工程（Ｓ６，Ｓ７）の内容を説明するための模式的な図である。図１６は、配置位置周端４６の高さ位置変化を示す正弦波ＳＷ２、および排除タイミングでノズル駆動信号５７を出力した場合の着液位置４５の高さ位置変化を示す正弦波ＳＷ１である。図１７は、図１０の基板処理例における基板Ｗの上面の外周領域４２の処理幅を示す平面図である。
この基板処理例について、図１、図２、図３、図７、図９Ａ、図９Ｂおよび図１０を参照しながら説明する。図１１〜図１７は適宜参照する。
まず、未処理の基板Ｗが、処理チャンバ４の内部に搬入される（図１０のＳ１）。具体的には、基板Ｗを保持している搬送ロボットＣＲのハンドＨを処理チャンバ４の内部に進入させることにより、基板Ｗがデバイス形成面を上方に向けた状態でスピンチャック５に受け渡される。
その後、基板Ｗの下面中央部が吸着支持されると、スピンチャック５によって基板Ｗが保持される（図１０のＳ２）。この実施形態では、センタリング機構を用いた、スピンチャック５に対する基板Ｗの芯合わせは行わない。
スピンチャック５に基板Ｗが保持された後、制御装置３はスピンモータ１８を制御して、基板Ｗを回転開始させる（図１０のＳ３）。
次いで、制御装置３は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗの各周端高さ位置を計測する各周端高さ位置計測工程（図１０のＳ４）を実行する。図１１を併せて参照しながら、各周端高さ位置計測工程（Ｓ４）について説明する。
各周端高さ位置計測工程（Ｓ４）では、制御装置３は、基板Ｗの回転速度を、所定の計測回転速度（次に述べる液処理速度よりも遅い速度。たとえば約５０ｒｐｍ）まで上昇させ、その計測回転速度に保つ（図１１のＳ１１）。
基板Ｗの回転が計測回転速度に達すると（Ｓ１１でＹＥＳ）、制御装置３は、高さ位置センサ１４７を用いて各周端高さ位置を計測開始する（図１１のＳ１２）。具体的には、制御装置３は、スピンモータ１８を制御して基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回動させながら、高さ位置センサ１４７によって、基板Ｗの周端面４４のうち所定の計測対象位置の高さ位置を検出させる。高さ位置センサ１４７による検出開始後、基板Ｗが少なくとも一周（３６０°）回動し終えると（図１１のＳ１３でＹＥＳ）、全ての各周端高さ位置を検出したとして（ＹＥＳ）、計測が終了する（図１１のＳ１４）。これにより、スピンチャック５に対する基板Ｗの傾斜状態を検出することができる。
制御装置３は、計測された各周端高さ位置に基づいて、着液位置４５の往復移動の振幅Ａ、着液位置４５の往復移動の周期ＰＤ、および着液位置４５の往復移動の位相Ｐ（ノッチの検出に基づく周方向位相）を算出する（図１１のＳ１５）。算出された振幅Ａ、周期ＰＤおよび位相Ｐは、各周端高さ位置記憶部５９に記憶される（図１１のＳ１６）。その後、各周端高さ位置計測工程（Ｓ４）は、終了する。各周端高さ位置計測工程（Ｓ４）の実行時間は、たとえば約５秒間である。
次いで、制御装置３は、位相差ΔＰ（図８参照）を計測するための位相差計測工程（図１０のＳ５）を実行する。図１２を併せて参照しながら、位相差計測工程（Ｓ５）について説明する。
位相差計測工程（Ｓ５）では、制御装置３は、次に述べる外周部処理工程（外周部薬液処理工程（Ｓ６）および外周部リンス液処理工程（Ｓ７））における基板Ｗの回転速度（処理回転速度）に応じた位相差ΔＰを計測する。外周部処理工程において処理回転速度が複数設定されている場合には、個々の処理回転速度に対応する位相差ΔＰ（すなわち、複数の位相差ΔＰ）が計測される。
具体的には、制御装置３は、アーム昇降モータ１２２を制御して、処理液ノズル１９を、上面の外周領域４２に対向する処理位置に配置する（図１２のＳ２１）。また、制御装置３は、スピンモータ１８を制御して基板Ｗの回転速度を、所定の計測回転速度（すなわち、外周部処理工程における基板Ｗの回転速度）まで上昇させ、その計測回転速度に保つ（図１２のＳ２２）。
制御装置３は、各周端高さ位置記憶部５９に記憶されている振幅Ａ、周期ＰＤおよび位相Ｐ（各周端高さ位置計測工程（Ｓ４）の計測結果）に基づいて、配置位置周端４６の位置変化と同じ振幅Ａおよび同じ周期ＰＤで着液位置４５が移動するように処理液ノズル１９を駆動させるノズル駆動信号５７を作成する（ノズル駆動信号作成工程。図１２のＳ２３）。
そして、基板Ｗの回転が計測回転速度に達すると（Ｓ２２でＹＥＳ）、制御装置３は、スピンモータ１８の出力軸の回転量を検出するエンコーダ（図示しない）により検出される基板Ｗの回転角度位置に基づき、配置位置周端４６の位置変化に着液位置４５が追従する（すなわち、着液位置４５と配置位置周端４６との間隔が一定に保たれる）最適な追従タイミングでノズル駆動信号５７を出力する（図１２のＳ２４）。図８を参照して前述したように、実際の着液位置４５の高さ位置変化の正弦波ＳＷ１（図８に実線にて示す）は、配置位置周端４６の高さ位置変化の正弦波ＳＷ２（図８に破線にて示す）から所定の位相差ΔＰだけ遅れる。制御装置３は、エンコーダ２３の検出出力を参照して、処理液ノズル１９の実際の高さ位置変化（着液位置４５の高さ位置変化）を求め、これに基づいて、位相差ΔＰを算出する（図１２のＳ２５）。算出された位相差ΔＰは、各位相差記憶部５５に記憶される（図１２のＳ２６）。これにより、この回転速度に対応する位相差ΔＰの計測が終了する。他の回転速度に対する位相差ΔＰの計測が残っている場合には（Ｓ２７でＹＥＳ）、図１２のＳ２１に戻る。全ての回転速度に対する位相差ΔＰの計測が終了した場合には（Ｓ２７でＮＯ）、位相差計測工程（Ｓ５）は終了する。
位相差計測工程（Ｓ５）の終了後、次いで、制御装置３は、基板Ｗの外周部４１を、薬液を用いて処理する外周部薬液処理工程（外周部処理工程。図１０のＳ６）を実行する。外周部薬液処理工程（Ｓ６）は、基板Ｗの回転が所定の回転速度（約３００ｒｐｍ〜約１０００ｒｐｍの所定の速度）にある状態で実行される。また、外周部薬液処理工程（Ｓ６）に並行して、制御装置３は、基板Ｗの上面の外周領域４２における薬液の着液位置４５を、配置位置周端４６との間隔が一定に保たれるように、配置位置周端４６の高さ位置変化に追従して高さ方向Ｖに往復移動させる着液位置往復移動工程を実行する。図１３を併せて参照しながら、外周部薬液処理工程（Ｓ６）について説明する。
外周部薬液処理工程（Ｓ６）では、制御装置３は、スピンモータ１８を制御して基板Ｗの回転速度を、所定の処理回転速度（すなわち、外周部薬液処理工程（Ｓ６）における基板Ｗの回転速度）に設定する（図１３のＳ３０）。また、処理液ノズル１９が退避位置にある場合には、制御装置３は、アーム昇降モータ１２２を制御して、処理液ノズル１９を、上面の外周領域４２に対向する処理位置に配置する（図１３のＳ３１）。
基板Ｗの回転が処理回転速度に達すると、制御装置３は、リンス液バルブ２６Ｂを閉じながら薬液バルブ２５を開くことにより、処理液ノズル１９の吐出口１９ａから薬液を吐出開始させる（図１３のＳ３２）。また、制御装置３は、図１４および図１５に示すように、前述の着液位置往復移動工程（図１３のＳ３３）を実行開始する。
着液位置往復移動工程（Ｓ３３）は、次のように行われる。
すなわち、制御装置３は、各周端高さ位置記憶部５９に記憶されている振幅Ａ、周期ＰＤおよび位相Ｐ（各周端高さ位置計測工程（Ｓ４）の計測結果）に基づいて、配置位置周端４６の位置変化と同じ振幅Ａおよび同じ周期ＰＤで着液位置４５が移動するように処理液ノズル１９を駆動させるノズル駆動信号５７を作成する（ノズル駆動信号作成工程。図１３のＳ３４）。
そして、基板Ｗの回転が処理回転速度に達すると、制御装置３は、スピンモータ１８の出力軸の回転量を検出するためのエンコーダ（図示しない）により検出される基板Ｗの回転角度位置に基づき、前記の最適な追従タイミング（すなわち、着液位置４５と配置位置周端４６との間隔が一定に保たれるようなタイミング）から位相差ΔＰに相当する時間だけ早めた（ずらした）排除タイミングでノズル駆動信号５７を出力する（図１３のＳ３５）。このとき、制御装置３は、位相差記憶部５５を参照して、記憶されている位相差ΔＰのうち、当該処理回転速度に対応する位相差ΔＰで排除タイミングを得る。
図１６に示すように、排除タイミングでノズル駆動信号を出力した場合には、実際の着液位置４５の高さ位置変化の正弦波ＳＷ１（図１６に実線にて示す）は、配置位置周端４６の高さ位置変化の正弦波ＳＷ２（図１６に破線にて示す）とほとんどあるいは全く位相差がない。
これにより、位相差ΔＰを排除した排除タイミングで、ノズル駆動信号５７をアーム昇降モータ１２２に対して出力することを実現している。これにより、配置位置周端４６の高さ位置変化に追従して着液位置４５を往復移動させることが可能なタイミングでノズル駆動信号５７を出力することができる。これにより、ノズル駆動信号５７の出力に対する処理液ノズル１９の駆動遅れによらずに、着液位置４５を、配置位置周端４６の高さ位置変化に良好に追従させることができる。ゆえに、図１７に示すように、外周部処理工程（Ｓ６，Ｓ７）に示すよう、基板Ｗの上面の外周領域４２における処理幅の均一性を向上させることができる。
薬液の吐出開始から予め定める期間が経過すると（図１３のＳ３６でＹＥＳ）、制御装置３は、薬液バルブ２５を閉じる。これにより、処理液ノズル１９からの薬液の吐出が停止（終了）する（図１３のＳ３７）。
また、外周部薬液処理工程（Ｓ６）では、ヒータ１１の熱源がオンされて、ヒータ１１によって、基板Ｗの下面の外周領域４３が加熱される。これにより、外周部薬液処理の処理速度を高めている。また、外周部薬液処理工程（Ｓ６）では、処理位置に位置する気体吐出ノズル２７から吐出される不活性ガスによって、中央部から外周部４１に向けて流れる放射状気流が基板Ｗの上方に形成される。この放射状気流によって、デバイス形成領域である基板Ｗの上面中央部が保護される。また、外周部薬液処理工程（Ｓ６）では、処理位置に位置する上外周部気体ノズル３１から基板Ｗの上面の外周領域４２の吹き付け位置に対し不活性ガスが吹き付けられる。この不活性ガスの吹き付けにより、基板Ｗの上面の外周領域４２における薬液の処理幅を制御することができる。また、外周部薬液処理工程（Ｓ６）では、処理位置に位置する下外周部気体ノズル３６から基板Ｗの下面の外周領域４３の吹き付け位置に対し不活性ガスが吹き付けられる。この不活性ガスの吹き付けにより、基板Ｗの下面への薬液の回り込みを防止することができる。
第３の不活性ガス供給ユニット１０は、基板Ｗの下面の外周領域４３に対して不活性ガスを吐出するための下外周部気体ノズル３６と、下外周部気体ノズル３６に不活性ガスを供給する第３の気体配管３７と、第３の気体配管３７を開閉する第３の気体バルブ３８とを含む。基板Ｗの下面の外周領域４３に対向する処理位置において第３の気体バルブ３８が開かれると、下外周部気体ノズル３６は、基板Ｗの下面の外周領域４３の吹き付け位置に対し、鉛直上向きに不活性ガスを吐出する。
外周部薬液処理工程（Ｓ６）の終了後、次いで、制御装置３は、基板Ｗの外周部４１を、リンス液を用いて処理する外周部リンス液処理工程（外周部処理工程。図１０のＳ７）を実行する。外周部リンス液処理工程（Ｓ７）は、基板Ｗの回転が所定の回転速度（約３００ｒｐｍ〜約１０００ｒｐｍの所定の速度）にある状態で実行される。また、外周部リンス液処理工程（Ｓ７）に並行して、制御装置３は、基板Ｗの上面の外周領域４２におけるリンス液の着液位置４５を、配置位置周端４６との間隔が一定に保たれるように配置位置周端４６の高さ位置変化に追従して高さ方向Ｖに往復移動させる着液位置往復移動工程を実行する。図１３を併せて参照しながら、外周部リンス液処理工程（Ｓ７）について説明する。
外周部リンス液処理工程（Ｓ７）では、制御装置３は、スピンモータ１８を制御して基板Ｗの回転速度を、所定の処理回転速度（すなわち、外周部リンス液処理工程（Ｓ７）における基板Ｗの回転速度）に設定する（Ｓ３０）。また、処理液ノズル１９が退避位置にある場合には、制御装置３は、アーム昇降モータ１２２を制御して、処理液ノズル１９を、上面の外周領域４２に対向する処理位置に配置する（Ｓ３１）。
基板Ｗの回転が処理回転速度に達すると、制御装置３は、薬液バルブ２５を閉じながらリンス液バルブ２６Ｂを開くことにより、処理液ノズル１９の吐出口１９ａからリンス液を吐出開始させる（Ｓ３２）。また、制御装置３は、着液位置往復移動工程（Ｓ３３）を実行開始する。着液位置往復移動工程は、外周部薬液処理工程（Ｓ６）において説明済みであるので、その説明を省略する（Ｓ３３）。リンス液の吐出開始から予め定める期間が経過すると（Ｓ３６でＹＥＳ）、制御装置３はリンス液バルブ２６Ｂを閉じる。これにより、処理液ノズル１９からのリンス液の吐出が停止（終了）する（Ｓ３７）。
また、外周部リンス液処理工程（Ｓ７）では、処理位置に位置する気体吐出ノズル２７から吐出される不活性ガスによって、中央部から外周部４１に向けて流れる放射状気流が基板Ｗの上方に形成される。また、外周部リンス液処理工程（Ｓ７）では、処理位置に位置する上外周部気体ノズル３１から基板Ｗの上面の外周領域４２の吹き付け位置に対し不活性ガスが吹き付けられる。また、外周部リンス液処理工程（Ｓ７）では、処理位置に位置する下外周部気体ノズル３６から基板Ｗの下面の外周領域４３の吹き付け位置に対し不活性ガスが吹き付けられる。外周部リンス液処理工程（Ｓ７）では、ヒータ１１の熱源がオンされて、基板Ｗの下面の外周領域４３が、ヒータ１１によって加熱されてもよいし、加熱されなくてもよい。
その後、制御装置３は、アーム昇降モータ１２２を制御して、処理液ノズル１９をスピンチャック５の側方の退避位置へと戻す。
次いで、基板Ｗを乾燥させるスピンドライ（図１０のＳ８）が行われる。具体的には、制御装置３はスピンモータ１８を制御して、各処理工程Ｓ２〜Ｓ８における回転速度よりも大きい乾燥回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）まで基板Ｗを加速させ、その乾燥回転速度で基板Ｗを回転させる。また、これにより、大きな遠心力が基板Ｗ上の液体に加わり、基板Ｗの外周部４１に付着している液体が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗの外周部４１から液体が除去され、基板Ｗの外周部４１が乾燥する。
基板Ｗの高速回転の開始から所定期間が経過すると、制御装置３は、スピンモータ１８を制御することにより、スピンチャック５による基板Ｗの回転を停止させる。
その後、処理チャンバ４内から基板Ｗが搬出される（図１０のＳ９）。具体的には、制御装置３は、搬送ロボットＣＲのハンドを処理チャンバ４の内部に進入させる。そして、制御装置３は、搬送ロボットＣＲのハンドにスピンチャック５上の基板Ｗを保持させる。その後、制御装置３は、搬送ロボットＣＲのハンドを処理チャンバ４内から退避させる。これにより、処理後の基板Ｗが処理チャンバ４から搬出される。
以上により、この実施形態によれば、着液位置４５が、配置位置周端４６との間隔を一定に保ちながら配置位置周端４６の高さ位置変化に追従して往復移動するように処理液ノズル１９が駆動される。そのため、基板Ｗの回転に伴う配置位置周端４６の高さ位置変化に応じて、着液位置４５を、配置位置周端４６との間隔を一定に保つように追従させることができる。これにより、基板Ｗの回転に伴う配置位置周端４６の高さ位置変化によらずに、基板Ｗの外周部４１における処理幅の均一性を高く保つことができる。
また、スピンチャック５に保持されている基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回動させながら、基板Ｗの周端面４４の計測対象位置の高さ位置を、高さ位置センサ１４７を用いて検出することにより、によって、検出させることにより、基板Ｗの周方向の各周端位置を良好に計測することができる。すなわち、位置センサ（高さ位置センサ１４７）という簡単な構成を用いて、基板Ｗの周方向の各周端位置を良好に計測できる。
また、処理液ノズル１９を移動させ、そのときの処理液ノズル１９の移動量を、エンコーダ２３を用いて検出することにより、位相差ΔＰを実際に計測することができる。実測された位相差ΔＰに基づいて処理液ノズル１９を移動するので、着液位置４５の往復移動を、配置位置周端４６の位置変化に、より一層良好に追従させることができる。
また、位相差記憶部５５には位相差ΔＰが複数設けられており、各位相差ΔＰは、基板Ｗの処理回転速度に対応して複数設けられている。そして、処理回転速度に対応する位相差ΔＰを排除した排除タイミングでノズル駆動信号５７が出力される。そのため、基板処理装置１において、外周部薬液処理工程（Ｓ６）における基板Ｗの処理回転速度が、レシピの内容によって異なる場合であっても、各処理回転速度に対応する最適なタイミングでノズル駆動信号を出力することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、図７に破線で示すように、記憶ユニット５２に、外周部処理工程（Ｓ６，Ｓ７）において着液位置往復移動工程（図１３のＳ３３）を実行するか否かを決定するための移動工程実行フラグ５６が設けられていてもよい。移動工程実行フラグ５６には、着液位置往復移動工程の実行に対応する所定の値（たとえば「５Ａ［Ｈ］」）と、着液位置往復移動工程の非実行に対応する所定の値（「たとえば００［Ｈ］」）とが選択的に格納されている。そして、移動工程実行フラグ５６に「５Ａ［Ｈ］」が格納されている場合には、制御装置３は、外周部処理工程（Ｓ６，Ｓ７）に並行して着液位置往復移動工程を実行し、かつ移動工程実行フラグ５６に「００［Ｈ］」が格納されている場合には、制御装置３は、外周部処理工程（Ｓ６，Ｓ７）に並行して着液位置往復移動工程を実行しないようにしてもよい。
また、位相差記憶部５５に記憶される複数の位相差ΔＰのすべてを、位相差計測工程（Ｓ５）において求めるとして説明したが、少なくとも一つの処理回転速度に対応する位相差ΔＰだけを位相差計測工程（Ｓ５）において求め、その位相差ΔＰに基づく演算により、他の処理回転速度に対応する位相差ΔＰを求めるようにしてもよい。
また、位相差ΔＰの実測値を用いて排除タイミングを求めるとして説明したが、位相差記憶部５５に記憶されている位相差ΔＰが実測値でなく、予め定められた規定値であってもよい。この場合、図１０に示す基板処理例から、位相差計測工程（Ｓ５）を省略することもできる。
また、着液位置往復移動工程（Ｓ３３）において、アーム昇降モータ１２２に対しノズル駆動信号５７を、排除タイミングではなく前記の最適タイミングで出力するようにしてもよい。この場合、各周端高さ位置計測工程（Ｓ４）を着液位置往復移動工程（Ｓ３３）と並行して実行してもよい。この場合には、各周端高さ位置計測工程（Ｓ４）の計測結果に基づいて着液位置４５の往復動作をフィードバック制御するようにしてもよい。
また、着液位置往復移動工程（Ｓ３３）において、着液位置４５を高さ方向Ｖに往復移動させるための手法として、処理液ノズル１９を高さ方向Ｖに往復移動させる手法を用いたが、これに代えて、処理液ノズル１９を径方向ＲＤに往復移動さえる手法を採用することができる。この場合、電動モータとして、アーム揺動モータ２２を用いることができる。この場合、アーム揺動モータ２２には、アーム揺動モータ２２の出力軸２２ａの回転角を検出するエンコーダが結合されており、アーム揺動モータ２２が出力軸２２ａを回転させると、出力軸２２ａの回転角に応じた移動量で、処理液ノズル１９がアーム支持軸２１の中心軸線まわりに回動する。すなわち、処理液ノズル１９がアーム支持軸２１の中心軸線まわりに回動すると、処理液ノズル１９の移動量に相当する回転角でアーム揺動モータ２２の出力軸２２ａを回転させる。したがって、エンコーダによって出力軸２２ａの回転角を検出することにより、処理液ノズル１９の位置を検出することができる。
そして、外周部処理工程（Ｓ６，Ｓ７）において、制御装置３は、当該配置位置周端４６の高さ位置変化（以下、「高さ位置変化」という）に追従して、処理液ノズル１９を径方向ＲＤに往復移動させる。これにより、外周部処理工程（Ｓ６，Ｓ７）において、基板Ｗの上面の外周領域４２（図３参照）における着液位置４５と、配置位置周端４６との間隔を一定に保つことができる。
また、着液位置４５を往復移動させるための手法として、それ以外に、高さ方向Ｖの往復移動と径方向ＲＤの往復移動とを組み合わせたり、あるいは処理液ノズル１９の吐出方向を変えたりすることによって、着液位置４５を径方向ＲＤに往復移動させるようにしてもよい。
また、各周端高さ方向位置計測工程（Ｓ４）で基板Ｗの外周部４１の高さ位置を、基板Ｗの周端面４４の位置を、高さ位置センサを用いて計測するとして説明したが、基板Ｗの上面の外周領域４２を、高さ位置センサを用いて計測してもよいし、基板Ｗの下面の外周領域４３を、高さ位置センサを用いて計測してもよい。
また、各周端位置計測ユニットとして位置センサ（高さ位置センサ１４７）を採用したが、周端位置計測ユニットとしてＣＣＤカメラを採用してもよい。
また、ノズル移動ユニットとして、処理液ノズル１９を、円弧軌跡を描きながら移動させるスキャンタイプのものを例に挙げたが、処理液ノズル１９を直線状に移動させる直動タイプのものが採用されていてもよい。
また、処理液ノズル１９は、薬液およびリンス液の双方を吐出するものを例に挙げて説明したが、薬液を吐出するための処理液ノズル（薬液ノズル）と、リンス液を吐出するための処理液ノズル（リンス液ノズル）とが個別に設けられていてもよい。
また、前述の各実施形態では、基板処理装置が円板状の基板Ｗを処理する装置である場合について説明したが、基板Ｗは周端の少なくとも一部が円弧状をなしていれば足り、必ずしも真円である必要はない。
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。
１ ：基板処理装置
３ ：制御装置
５ ：スピンチャック（基板保持ユニット）
１８ ：スピンモータ（基板回転ユニット）
１９ ：処理液ノズル
２３ ：エンコーダ
４５ ：着液位置
４６ ：配置位置周端
５７ ：ノズル駆動信号
１２２ ：アーム昇降モータ（電動モータ）
１４７ ：高さ位置センサ（位置センサ）
Ａ１ ：回転軸線
Ｗ ：基板

Claims (19)

  1. 周端の少なくとも一部が円弧状をなす基板を保持する基板保持ユニットであって、当該基板の中央部を支持して当該基板を保持する基板保持ユニットと、
    前記基板保持ユニットによって保持されている基板を、当該基板の中央部を通る鉛直軸線周りに回転させる基板回転ユニットと、
    前記基板保持ユニットに保持されている基板の周方向の各周端位置における高さ位置である各周端高さ位置を計測するための各周端高さ位置計測ユニットと、
    前記基板保持ユニットによって保持されている基板の外周部に向けて処理液を吐出するための処理液ノズルと、
    前記処理液ノズルに処理液を供給する処理液供給ユニットと、
    前記基板における処理液の着液位置が移動するように前記処理液ノズルを駆動するノズル駆動ユニットと、
    前記基板回転ユニットを制御し、かつ前記ノズル駆動ユニットを制御する制御装置とを含み、
    前記制御装置は、前記各周端高さ位置計測ユニットによって、前記各周端高さ位置を計測する各周端高さ位置計測工程と、前記回転軸線まわりに前記基板を回転させながら前記基板の外周部に向けて前記処理液ノズルから処理液を吐出することにより当該主面の外周部を処理する外周部処理工程と、前記外周部処理工程に並行して、前記基板の外周部における前記処理液ノズルからの処理液の着液位置が、前記基板の周端のうち当該処理液ノズルが配置されている周方向位置の周端である配置位置周端との間隔を一定に保つべく当該配置位置周端の高さ位置変化に追従して往復移動するように前記処理液ノズルを駆動する着液位置往復移動工程とを実行する、基板処理装置。
  2. 前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程を、前記各周端高さ位置計測工程の後に実行する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記ノズル駆動ユニットは、前記処理液ノズルを駆動するためのノズル駆動信号が入力されることにより前記処理液ノズルを駆動するユニットを含み、
    前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程において、前記制御装置は、前記各周端高さ位置計測工程における計測結果および前記外周部処理工程における前記基板の回転速度に基づいて、前記配置位置周端の高さ位置変化と同じ振幅および同じ周期で前記着液位置が移動するように前記処理液ノズルを駆動させるためのノズル駆動信号を作成するノズル駆動信号作成工程と、作成された前記ノズル駆動信号を、当該ノズル駆動信号の出力に対する前記処理液ノズルの駆動遅れに伴う、前記配置位置周端の高さ位置変化に対する前記着液位置の位相差を排除した排除タイミングで前記ノズル駆動ユニットに出力する駆動信号出力工程とを実行する、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記制御装置は、前記駆動信号出力工程において、前記配置位置周端の高さ位置変化に前記処理液ノズルが追従する最適な追従タイミングから前記位相差に相当する時間だけずらすことにより、前記排除タイミングを取得するタイミング取得工程を実行する、請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記ノズル駆動ユニットは、前記処理液ノズルを鉛直方向に移動させるノズル移動ユニットを含み、
    前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程として、前記配置位置周端の高さ位置変化に追従して、前記処理液ノズルを鉛直方向に移動させる工程を実行する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記ノズル駆動ユニットは、前記処理液ノズルを、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の主面に沿って移動させるノズル移動ユニットを含み、
    前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程として、前記配置位置周端の高さ位置変化に追従して、前記処理液ノズルからの処理液の着液位置と前記配置位置周端との間隔を一定に保つように前記処理液ノズルを前記基板の回転半径方向に移動させる工程を実行する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記基板処理装置は、前記処理液ノズルの移動量を検出するためのノズル移動量検出ユニットをさらに含み、
    前記制御装置は、前記着液位置往復移動工程に先立って、前記ノズル移動ユニットに対して前記ノズル駆動信号を出力して前記処理液ノズルを移動させ、そのときの前記処理液ノズルの移動量を前記ノズル移動量検出ユニットによって検出することにより、前記位相差を計測する位相差計測工程をさらに実行し、
    前記制御装置は、前記タイミング取得工程において、前記位相差計測工程によって計測された位相差に基づいて前記排除タイミングを取得する工程を実行する、請求項５または６に記載の基板処理装置。
  8. 前記ノズル移動ユニットは、電動モータを含み、
    前記移動量検出ユニットは、前記電動モータに設けられたエンコーダを含む、請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記各周端高さ位置計測ユニットは、前記基板の周端高さ位置のうち周方向の所定の周端高さ位置を検出するための位置センサ、および前記基板の少なくとも外周部を撮像するＣＣＤカメラの少なくとも一つを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記各周端高さ位置計測ユニットは、前記基板の周端高さ位置のうち周方向の所定の周端高さ位置を検出するための位置センサを含み、
    前記制御装置は、前記各周端高さ位置計測工程において、前記基板保持ユニットによって保持されている基板を前記回転軸線まわりに回動させながら、前記所定の周端高さ位置を、前記位置センサを用いて計測する工程を実行する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. 前記処理液ノズルは、基板の外側かつ斜め下向きに処理液を吐出する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  12. 基板の中央部を支持して、当該基板を保持する基板保持ユニットと、前記基板保持ユニットによって保持されている基板を、当該基板の中央部を通る回転軸線周りに回転させる基板回転ユニットと、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の外周部に向けて処理液を吐出するための処理液ノズルと、前記処理液ノズルを、前記基板保持ユニットによって保持されている基板の主面に沿って移動させるノズル駆動ユニットとを含む基板処理装置において実行される基板処理方法であって、
    周端の少なくとも一部が円弧状をなす基板を前記基板保持ユニットにより保持させる基板保持工程と、
    前記基板保持ユニットに保持されている基板の周方向の各周端位置における高さ位置である各周端高さ位置を計測する各周端高さ位置計測工程と、
    前記回転軸線まわりに前記基板を回転させながら前記基板の外周部に向けて前記処理液ノズルから処理液を吐出することにより当該主面の外周部を処理する外周部処理工程と、
    前記外周部処理工程に並行して、前記基板の外周部における前記処理液ノズルからの処理液の着液位置が、前記基板の周端のうち当該処理液ノズルが配置されている周方向位置の周端である配置位置周端との間隔を一定に保つべく当該配置位置周端の高さ位置変化に追従して往復移動するように前記処理液ノズルを駆動する着液位置往復移動工程とを含む、基板処理方法。
  13. 前記着液位置往復移動工程は、前記配置位置周端の高さ位置変化に追従して、前記処理液ノズルを鉛直方向に移動させる工程を含む、請求項１２に記載の基板処理方法。
  14. 前記着液位置往復移動工程は、前記配置位置周端の高さ位置変化に追従して、前記処理液ノズルからの処理液の着液位置と前記配置位置周端との間隔を一定に保つように前記処理液ノズルを前記基板の回転半径方向に移動させる工程を含む、請求項１２に記載の基板処理方法。
  15. 前記着液位置往復移動工程は、前記各周端高さ位置計測工程の後に実行される、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  16. 前記ノズル駆動ユニットは、前記処理液ノズルを駆動するためのノズル駆動信号が入力されることにより前記処理液ノズルを駆動するユニットを含み、
    前記着液位置往復移動工程は、
    前記各周端高さ位置計測工程における計測結果および前記外周部処理工程における前記基板の回転速度に基づいて、前記配置位置周端の高さ位置変化と同じ振幅および同じ周期で前記着液位置が移動するように前記処理液ノズルを駆動させるためのノズル駆動信号を作成するノズル駆動信号作成工程と、
    作成された前記ノズル駆動信号を、当該ノズル駆動信号の出力に対する前記処理液ノズルの駆動遅れに伴う、前記配置位置周端の高さ位置変化に対する前記着液位置の位相差を排除した排除タイミングで前記ノズル駆動ユニットに出力する駆動信号出力工程とを含む、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  17. 前記駆動信号出力工程は、前記配置位置周端の高さ位置変化に前記着液位置が追従する最適な追従タイミングから、前記位相差に相当する時間だけずらすことにより前記排除タイミングを取得するタイミング取得工程を含む、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  18. 前記着液位置往復移動工程に先立って、前記ノズル駆動ユニットに対して前記ノズル駆動信号を出力して前記着液位置を移動させることにより、前記位相差を計測する位相差計測工程をさらに含み、
    前記タイミング取得工程は、前記位相差に基づいて前記排除タイミングを取得する工程を含む、請求項１７に記載の基板処理方法。
  19. 前記各周端高さ位置計測工程は、前記基板保持ユニットによって保持されている基板を前記回転軸線まわりに回動させながら前記所定の周端高さ位置を、位置センサを用いて計測する工程を含む、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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