CN116805606A - 衬底处理装置 - Google Patents

Abstract

衬底处理装置中，对衬底(9)的下表面(92)与基座部(21)的基座面(210)之间送出气体，形成朝向径向外侧的气流(93)，通过伯努利效应，在衬底(9)与基座部(21)之间的空间产生压力下降。基座面(210)的第2面(212)随着朝向径向外侧而朝向上方。第3面(213)随着从第2面(212)的外周缘朝向径向外侧而朝向下方。第4面(214)是与第3面(213)的下端缘连续的圆环状的面。第4面(214)在比衬底(9)的外周缘更靠径向外侧向径向外侧扩展。由此，能抑制处理液附着到衬底(9)的下表面(92)，且提高衬底(9)的保持的稳定性。

Description

衬底处理装置

技术领域

本发明涉及一种处理衬底的衬底处理装置。

[相关申请的参考]

本申请主张2022年3月24日提出申请的日本专利申请第JP2022-047869号的优先权的利益，所述申请的全部发明组入到本申请中。

背景技术

以往，半导体衬底(以下，简称为“衬底”。)的制造步骤中，对衬底实施各种处理。例如，使以水平状态保持在衬底保持部的衬底旋转，对旋转中的衬底的表面供给处理液，由此进行对衬底的液体处理。

日本专利特开2009-142818号公报(文献1)的湿蚀刻装置中，作为保持衬底的衬底保持部，使用对位于衬底下方的支撑体与衬底之间供给高压气体，利用沿衬底的下表面流动的气体的负压，将衬底向支撑体吸引的伯努利吸盘。所述气体在衬底的外周部的下方从形成在支撑体上表面的环状喷嘴供给到衬底与支撑体间的空间。在所述支撑体，设置从环状喷嘴扩展到比衬底的外周缘更靠径向外侧且从衬底朝下方离开的环状的气体排出部。在气体排出部的下方，设置从所述环状喷嘴朝径向外侧且下方延伸的环状的气体排出流路。

所述湿蚀刻装置中，供给到衬底的上表面的蚀刻液从衬底的外周缘回绕到下表面侧，将衬底的下表面的周缘部与支撑体的气体排出部的上表面的间隙填满。由此，进行对衬底的下表面的周缘部的蚀刻处理。回绕到衬底的下表面的蚀刻液经由气体排出流路排出到径向外侧。此外，从环状喷嘴供给到衬底与支撑体间的气体也经由所述气体排出流路排出到径向外侧。

然而，对衬底的液体处理中，也有与文献1的蚀刻处理不同，而应防止供给到衬底的上表面的处理液回绕到衬底的下表面的情况。然而，由如专利文献1的伯努利吸盘保持衬底的情况下，担心供给到衬底的上表面并从衬底的外周缘流下的处理液等被产生于衬底与支撑体间的负压吸引，而回绕到衬底的下表面。

另一方面，如果要增大供给到衬底与支撑体间的气体的流量，防止处理液回绕到衬底下表面，那么由所述气体上推衬底，而担心伯努利吸盘的衬底保持的稳定性降低。

发明内容

本发明着眼于处理衬底的衬底处理装置，目的在于抑制处理液附着到衬底的下表面，且提高衬底保持的稳定性。

本发明优选的一方式的衬底处理装置具备：衬底保持部，将衬底以水平状态保持；衬底旋转机构，使所述衬底保持部以朝向上下方向的中心轴为中心旋转；及处理液供给部，对所述衬底的上表面供给处理液。所述衬底保持部具备：基座部，具有与所述衬底的下表面对向且从所述衬底的外周缘向径向外侧延伸的基座面；多根支撑销，在所述基座面上排列在周向上，且从所述基座面朝上方突出，与所述衬底的所述下表面的外周部接触；及气体供给部，对所述衬底的所述下表面与所述基座部的所述基座面之间送出气体，形成朝向径向外侧的气流，通过伯努利效应在所述衬底与所述基座部间的空间产生压力下降。所述基座面具备：第1面，是与所述衬底的中央部在上下方向对向的水平的圆状的面；第2面，是在所述衬底的下方从所述第1面的外周缘向径向外侧扩展的圆环状的面，随着朝向径向外侧而朝向上方，且供所述多根支撑销配置；第3面，是在比所述衬底的所述下表面下侧，与所述第2面的外周缘连续的圆环状的面，从所述第2面的所述外周缘向铅直下方扩展，或者随着朝向径向外侧而朝向下方；及第4面，是与所述第3面的下端缘连续的圆环状的面，在比所述衬底的所述外周缘更靠径向外侧，向径向外侧扩展。所述气体供给部具备设置在所述第1面与所述第2面的边界上或所述第1面，朝向径向外侧送出气体的周状的气体送出口。

根据所述衬底处理装置，能抑制处理液附着到衬底下表面，且提高衬底保持的稳定性。

优选为所述第4面在上下方向上与所述第3面的所述下端缘相同的位置扩展，或者随着从所述第3面的所述下端缘朝向径向外侧而朝向下方。

优选为所述基座面还具备随着从所述第4面的外周缘朝向径向外侧而朝向下方的圆环状的第5面。

优选为所述第3面是随着从所述第2面的所述外周缘朝向径向外侧而朝向下方，同时向径向外侧且上方凸出的弯曲面。

优选为所述第3面在所述衬底的下方与所述第2面的所述外周缘连续。

优选为所述第2面与所述第3面的边界、和所述衬底的所述外周缘间之的径向上的距离为0.5mm以上且2.0mm以下。

优选为所述第2面与所述第3面的边界、和所述衬底的所述下表面之间的上下方向上的距离为0.6mm以上且1.0mm以下。

优选为所述第2面为从所述第1面的所述外周缘以特定的倾斜角朝向径向外侧且上方的倾斜面，所述第2面的所述倾斜角为15°以下。

优选为所述第2面的径向长度为10mm以上。

优选为所述第1面与所述衬底的所述下表面之间的上下方向上的距离为0.6mm以上且1.5mm以下。

所述目的及其它目的、特征、形态及优点通过参考附加的附图以下进行的本发明的详细说明而明确。

附图说明

图1是表示一实施方式的衬底处理系统的俯视图。

图2是表示衬底处理装置的构成的侧视图。

图3是表示衬底保持部的俯视图。

图4是表示衬底保持部的一部分的剖视图。

图5是表示衬底保持部的外周部的剖视图。

图6是表示衬底保持部的外周部的剖视图。

图7A是表示衬底的外周部附近的气体的流动的图。

图7B是表示衬底的外周部附近的气体的流动的图。

图7C是表示衬底的外周部附近的气体的流动的图。

图8A是表示衬底的外周部附近的气体的流动的图。

图8B是表示衬底的外周部附近的气体的流动的图。

图8C是表示衬底的外周部附近的气体的流动的图。

具体实施方式

图1是表示具备本发明的一实施方式的衬底处理装置的衬底处理系统10的布局的图解俯视图。衬底处理系统10是处理半导体衬底9(以下，简称为“衬底9”。)的系统。衬底处理系统10具备传载区块101、及与传载区块101结合的处理区块102。

传载区块101具备载体保持部104、传载机器人105及IR移动机构106。载体保持部104保持能收容多块衬底9的多个载体107。多个载体107(例如FOUP(Front OpeningUnified Pod：前开式晶圆传送盒))以排列在特定的载体排列方向的状态保持在载体保持部104。IR移动机构106使传载机器人105朝载体排列方向移动。传载机器人105进行将衬底9从载体107搬出的搬出动作、及将衬底9搬入到保持在载体保持部104的载体107的搬入动作。衬底9由传载机器人105以水平姿势搬送。

处理区块102具备处理衬底9的多个(例如4个以上)处理单元108与中心机器人109。多个处理单元108以俯视时包围中心机器人109的方式配置。多个处理单元108中，实施对衬底9的各种处理。后述的衬底处理装置是多个处理单元108中的一个。中心机器人109进行将衬底9搬入到处理单元108的搬入动作、及将衬底9从处理单元108搬出的搬出动作。而且，中心机器人109在多个处理单元108间搬送衬底9。衬底9由中心机器人109以水平姿势搬送。中心机器人109从传载机器人105接收衬底9，且将衬底9移交给传载机器人105。

图2是表示衬底处理装置1的构成的侧视图。图2中，以剖面描绘衬底处理装置1的构成的一部分。衬底处理装置1是将衬底9进行逐块处理的单片式装置。衬底处理装置1对衬底9供给处理液而进行液体处理。所述液体处理中，例如在比搬入到衬底处理装置1前的处理中，进行附着在衬底9的异物去除(例如清洗)。所述异物例如是对衬底9的研削处理中残留在衬底9的表面的残渣。以下的说明中，将图2中的上侧及下侧简称为“上侧”及“下侧”。

衬底处理装置1具备衬底保持部2、衬底旋转机构33、杯部4、处理液供给部51、处理部移动机构52及腔室11。衬底保持部2、衬底旋转机构33、杯部4及处理液供给部51等收容在腔室11的内部空间。在腔室11的顶盖部，设置对所述内部空间供给气体，形成朝下方流动的气流(所谓下降流)的气流形成部12。作为气流形成部12，使用例如FFU(Fan Filter Unit：风扇过滤器单元)。另外，衬底处理装置1中，也可设置FFU以外的气流形成部12。

衬底保持部2及衬底旋转机构33分别是保持大致圆板状的衬底9并使之旋转的旋转夹盘的一部分。衬底保持部2从下侧保持水平状态的衬底9。衬底保持部2是根据伯努利效应吸附并保持衬底9的伯努利吸盘。衬底9例如是直径300mm的大致圆板状的衬底。

图3是表示衬底保持部2的俯视图。图4是将衬底保持部2在图3中的IV-IV位置切断的剖视图。图4中，以二点划线表示保持在衬底保持部2的衬底9。如图3及图4所示，衬底保持部2具备基座部21、多根支撑销22及气体供给部23。

基座部21是以朝向上下方向的中心轴J1为中心的大致圆板状的部件。衬底9与基座部21分开配置在基座部21的上方。基座部21的上侧的主面210(以下，也称为“基座面210”)在从衬底9的下侧的主面(以下，也称为“下表面92”)朝下方离开的位置，与衬底9的下表面92在上下方向对向。基座部21的直径大于衬底9的直径，基座面210从衬底9的外周缘遍及整周向径向外侧延伸。

多根支撑销22在基座部21的基座面210上，在以中心轴J1为中心的周向(以下，简称为“周向”)上互相分开且排列。多根支撑销22配置在以中心轴J1为中心的同一圆周上。多根支撑销22例如在周向上以大致等角度间隔配置。图3所示的例中，多根支撑销22的数量为30个。多根支撑销22是从基座面210朝上方突出的突起部。各支撑销22的形状例如为大致半球状。多根支撑销22固定在基座部21，不相对于基座部21相对移动。衬底保持部2通过使多根支撑销22从下侧与衬底9的下表面92的外周部接触，而于衬底9的下表面92的中央部以非接触的状态将衬底9以大致水平状态保持。

气体供给部23具备设置在基座部21的基座面210的多个气体送出口232。多个气体送出口232从衬底9的下表面92朝下方离开地配置在俯视时与衬底9重叠的位置上。多个气体送出口232在从中心轴J1朝径向外侧离开的位置上，在以中心轴J1为中心的同一圆周上，在周向上互相分开排列。多个气体送出口232的数量例如为150个。多个气体送出口232在比多根支撑销22更靠径向内侧，周状配置在衬底9的外周部的下方。

多个气体送出口232经由设置在基座部21内部的气体流路231，连接在省略图示的气体供给源。从各气体送出口232向径向外侧且上方(也就是斜上方)送出气体。沿来自气体送出口232的气体送出方向观察的气体送出口232的形状例如为大致圆形。气体送出口232的所述形状也可进行各种变更。此外，气体送出口232的配置或个数也可进行各种变更。

气体供给部23还具备设置在基座面210的中央部的中央气体送出口234。中央气体送出口234例如是从衬底9的下表面92朝上方离开而配置在俯视时与中心轴J1重叠的位置上的1个送出口。中央气体送出口234经由设置在基座部21内部的气体流路233，连接在所述气体供给源。从中央气体送出口234向大致铅直上方(也就是沿中心轴J1)送出气体。沿来自中央气体送出口234的气体送出方向观察的中央气体送出口234的形状例如为大致圆形。中央气体送出口234的所述形状也可进行各种变更。此外，中央气体送出口234的配置或个数也可进行各种变更。

气体供给部23中，从中央气体送出口234及多个气体送出口232对衬底9的下表面92与基座部21的基座面210之间的空间(以下，也称为“下方空间90”)送出气体。所述气体例如为氮气等惰性气体或空气等。所述气体例如为高压气体或压缩气体。从中央气体送出口234及多个气体送出口232送出的气体在下方空间90朝径向外侧流动。由此，在下方空间90形成从径向中央部(以下，也简称为“中央部”)朝向径向外侧的气流，通过所述气流的伯努利效应，在下方空间90产生压力下降。结果，将衬底9吸附在衬底保持部2。换句话说，下方空间90的气压低于衬底9的上方的气压(也就是成为负压)，衬底9被上下的气压差按压到衬底保持部2的多根支撑销22，而固定其位置(也就是保持)。

在将衬底9保持在衬底保持部2的状态下，基座部21、中央气体送出口234及多个气体送出口232从衬底9朝下方离开，不与衬底9接触。另外，在衬底9未吸附到衬底保持部2的状态下，衬底9能容易从多个支撑销22向上方离开，此外，也能以与多根支撑销22接触的状态大致水平移动(也就是在多根支撑销22上朝侧方滑动)。

衬底保持部2中，在基座部21的基座面210上，设置省略图示的多根提升销及多根定心销。多根提升销及多根定心销位于比多根支撑销22更靠径向外侧。多根提升销在对衬底处理装置1搬入搬出衬底9时，在与多根支撑销22之间进行衬底9的交接。多根定心销通过将载置在多根支撑销22上而未被吸附的状态的衬底9的外周缘朝水平方向按压，而调节衬底9的水平位置。

如图2所示，衬底旋转机构33配置在衬底保持部2的下方。衬底旋转机构33以中心轴J1为中心，使衬底9与衬底保持部2一起旋转。衬底旋转机构33具备轴331与电动机332。轴331是以中心轴J1为中心的大致圆筒状的部件。轴331在上下方向延伸，连接在衬底保持部2的基座部21的下表面中央部。电动机332是使轴331旋转的电动旋转式电动机。通过电动机332使轴331旋转，连接在轴331的基座部21一起旋转。另外，衬底旋转机构33也可具备具有其它构造的电动机(例如中空电动机等)。

杯部4具备以中心轴J1为中心的环状的杯41。杯41在衬底9及衬底保持部2的周围遍及整周配置，覆盖衬底9及衬底保持部2的侧方。杯41是接收从旋转中的衬底9向周围飞散的处理液等液体的受液容器。杯41不论衬底保持2是旋转还是静止，在周向上都静止而不旋转。在杯41的底部，设置将杯41接收到的处理液等向腔室11的外部排出的排液口(省略图示)。

杯41通过省略图示的升降机构，在上下方向移动。所述升降机构例如具备电动线性电动机、气缸或滚珠螺杆及电动旋转式电动机。杯部4也可具备在径向上积层的多个杯41。杯部4具备多个杯41的情况下，多个杯41能分别独立在上下方向移动，配合从衬底9飞散的处理液的种类，切换多个杯41，使用于处理液的受液。

处理液供给部51对衬底9的上表面91供给处理液(例如清洗液)。处理液供给部51具备向衬底9的上表面91喷出处理液的上喷嘴511。上喷嘴511例如是将处理液与气体混合，将所述处理液向衬底9的上表面91喷雾的二流体喷嘴。处理液供给部51中，处理液通过与气体的高速的流动碰撞而被粉碎，以微粒化的状态高速喷吹到衬底9的上表面91。由此，对衬底9的上表面91进行物理清洗，将附着在衬底9的上表面91的异物去除。所述处理液例如为DIW或CO₂水。所述气体例如为氮气等惰性气体或空气等。所述气体例如为高压气体或压缩气体。

处理部移动机构52是使处理液供给部51的上喷嘴511在衬底9的上方的空间大致水平摆动的摆动机构。处理部移动机构52具备臂521与臂旋转机构522。臂521是大致水平延伸的棒状部件。在臂521的一端部固定上喷嘴511，另一端部连接在位于杯部4的径向外侧的臂旋转机构522。臂旋转机构522使臂521以在上下方向延伸的旋转轴为中心，在大致水平方向旋转。

处理部移动机构52使对旋转中的衬底9喷出处理液的上喷嘴511在与衬底9的上表面91的中央部在上下方向对向的第1位置、与位于比所述第1位置更靠径向外侧的第2位置间往复移动。所述第2位置优选为与衬底9的上表面91的外周部在上下方向对向。由此，遍及衬底9的上表面91的大致整面进行所述物理清洗处理。当清洗处理结束时，处理部移动机构52使处理液供给部51的上喷嘴511从衬底9上方的空间移动到比衬底9的外周缘更靠径向外侧的退避位置。处理部移动机构52的臂旋转机构522例如具备电动旋转式电动机。处理部移动机构52也可具有其它构造。

如图4所例示，基座部21的基座面210从中心轴J1向径向外侧大致水平扩展，在衬底9的外周部的下方，成为从径向外侧向上方扩展的倾斜面。基座面210在比多个支撑销22更靠径向外侧朝向下方，成为从俯视时比衬底9的外周缘更靠径向外侧的位置大致水平扩展的水平面。基座面210从所述水平面的径向外端向径向外侧且下方扩展。

如图3及图4所示，基座面210具备第1面211、第2面212、第3面213、第4面214及第5面215。第1面211、第2面212、第3面213、第4面214及第5面215从中心轴J1朝径向外侧依序连续。第1面211是以中心轴J1为中心，大致水平(也就是相对于中心轴J1大致垂直)扩展的大致圆状的面。第1面211与衬底9的中央部在上下方向对向。

第2面212是在衬底9的下方，从第1面211的大致圆周状的外周缘向径向外侧扩展的大致圆环状的面。第1面211的外周缘(也就是第1面211与第2面212的边界)在俯视时与衬底9重叠。以下的说明中，“衬底9的下方”意指俯视时与衬底9重叠，且在上下方向上比衬底9的下表面92更下侧的位置。第2面212是随着从第1面211的外周缘朝向径向外侧而朝向上方的倾斜面。图4所示的例中，第2面212整体在上下方向上位于比衬底9的下表面92更下侧。第2面212的纵剖面为大致直线状，第2面212相对于水平方向的倾斜角(锐角)大致固定。换句话说，第2面212是随着从第1面211的外周缘以特定的倾斜角朝向径向外侧而朝向上方的平坦的倾斜面。另外，第2面212例如也可为朝径向内侧且上方凸出的弯曲面。

在第2面212上配置所述多根支撑销22。多根支撑销22位于比第2面212的大致圆周状的外周缘(也就是第2面212的上端缘)更靠径向内侧，从第2面212向上方突出。此外，所述多个气体送出口232设置在第2面212与第1面211的边界上，或者在比所述边界更靠径向内侧设置在第1面211上。

第3面213是在上下方向上比衬底9的下表面92更下侧，与第2面212的外周缘连续的大致圆环状的面。图4所示的例子中，第2面212的外周缘(也就是第2面212与第3面213的边界)在俯视时与衬底9重叠。换句话说，第3面213在衬底9的下方与第2面212的外周缘连续。第3面213是随着从第2面212的外周缘朝向径向外侧而朝向下方的倾斜面。第3面213例如是朝径向外侧且上方凸出的弯曲面。也就是说，第3面213相对于水平方向的倾斜角(锐角)随着朝向径向外侧而变大。第3面213例如是以中心轴J1为中心的大致圆环状的外侧面的一部分。

另外，第3面213可为所述倾斜角大致固定的平坦的倾斜面，也可为朝径向内侧且下方凸出的弯曲面。此外，第3面213也可为从第2面212的外周缘向大致铅直下方扩展的面。所述情况下，第3面213是以中心轴J1为中心的大致圆筒状的面。

第4面214是从第3面213的大致圆周状的下端缘向径向外侧扩展的大致圆环状的面。图4所示的例中，第4面214从第3面213的下端缘大致水平扩展。换句话说，第4面214是在上下方向上与第3面213的下端缘大致相同的位置，大致垂直于中心轴J1而扩展的水平面。第3面213的下端缘(也就是第3面213与第4面214的边界)位于比衬底9的外周缘更靠径向外侧。因此，第4面214整体位于比衬底9的外周缘更靠径向外侧。另外，第3面213为从第2面212的外周缘朝向径向外侧且下方的倾斜面的情况下，第3面213与第4面214的边界也是第3面213的外周缘。

基座面210中，第4面214也可为随着从第3面213的下端缘朝向径向外侧而朝向下方的倾斜面。此外，第3面213与第4面214的边界也可位于与衬底9的外周缘在径向大致相同的位置。所述情况下，第4面214的内周缘在俯视时与衬底9的外周缘重叠，第4面214的内周缘以外的部位位于比衬底9的外周缘更靠径向外侧，俯视时不与衬底9重叠。基座面210中，第3面213与第4面214的边界也可位于比衬底9的外周缘更靠径向内侧。所述情况下，第4面214的内周部在俯视时与衬底9的外周部重叠，第4面214的内周部以外的部位位于比衬底9的外周缘更靠径向外侧，俯视时不与衬底9重叠。

第5面215是从第4面214的大致圆周状的外周缘向径向外侧扩展的大致圆环状的面。第4面214的外周缘(也就是第4面214与第5面215的边界)位于比衬底9的外周缘更靠径向外侧。第5面215是随着从第4面214的外周缘朝向径向外侧而朝向下方的倾斜面。图4所示的例中，第5面215的纵剖面为大致直线状，第5面215相对于水平方向的倾斜角(锐角)大致固定。另外，第5面215例如也可为朝径向外侧且上方凸出的弯曲面。

图5是将基座部21的外周部附近放大表示的图。由于图5是未配置支撑销22的位置处的基座部21的纵剖视图，所以图5中，以二点划线描绘支撑销22。衬底处理装置1中，如上所述，通过从中央气体送出口234(参考图4)及多个气体送出口232送出的气体，在下方空间90形成从径向中央部朝向径向外侧的气流。并且，通过所述气流的伯努利效应，在下方空间90产生压力下降，将衬底9吸附在衬底保持部2。图5中，将所述气流以标注着符号93的箭头示意性表示。衬底处理装置1中，衬底9通过衬底旋转机构33(参考图2)旋转，由此气流93通过离心力而增速。换句话说，在衬底9旋转的状态下，下方空间90中朝向径向外方的气体的流速增大。本实施方式中，衬底9的转速例如为200rpm～1500rpm。从中央气体送出口234及多个气体送出口232供给到下方空间90的气体的流量例如为270L/分～300L/分。

此外，衬底处理装置1中，衬底9的上表面91上的气体通过衬底9的旋转的离心力而向径向外侧移动。由此，在衬底9的上表面91上，形成从径向中央部朝向径向外侧的气流。图5中，将所述气流以标注符号94的箭头示意性表示。沿衬底9的上表面91朝向径向外侧的气流94在比衬底9的外周缘更靠径向外侧，通过与基座面210间产生的科恩达效应，以沿基座面210的方式向径向外侧且下方流动。由此，朝向下方的力作用于衬底9的外周缘附近的部位，将衬底9的外周部按压到多根支撑销22。结果，衬底保持部2对衬底9保持的稳定性提高。换句话说，衬底处理装置1中，通过气流93的伯努利效应、及气流94的科恩达效应，由衬底保持部2牢固地保持衬底9。

衬底处理装置1中，供给到衬底9的上表面91上的处理液如上所述，通过衬底9的旋转的离心力朝径向外侧移动，从衬底9的外周缘飞散到径向外侧。通过所述伯努利效应的负压，对衬底9的外周缘附近的处理液作用回绕到衬底9的下表面92的方向的力。另一方面，通过利用所述科恩达效应从衬底9的外周缘沿基座面210流动的气流94，也对衬底9的外周缘附近的处理液作用从衬底9的外周缘朝向径向外侧且下方的力。由此，抑制衬底9的上表面91上的处理液回绕并附着到衬底9的下表面92。

衬底保持部2中，如上所述，基座部21的第2面212设为在衬底91的外周部的下方，随着朝向径向外侧而朝向上方的倾斜面。由此，在衬底9的外周部的下方，逐渐减少下方空间90的上下方向的高度(以下，也简称为“高度”)，增大气流93的速度。结果，能增大伯努利效应的衬底9的吸附力(也就是通过伯努利效应，将衬底9按压在多根支撑销22的力)。此外，由于能相对较大地确保第1面211与衬底9的下表面92间的上下方向的距离，所以能抑制由从中央气体送出口234(参考图4)及多个气体送出口232送出的气体向上方上推衬底9。

衬底保持部2中，通过设置从第2面212的外周缘向下方扩展的第3面213，能通过科恩达效应增大将衬底9按压在多根支撑销22的力。结果，能提高衬底9的保持的稳定性。此外，由于能通过利用所述科恩达效应的气流94，将衬底9的上表面91上的处理液从外周缘向下方引导，所以能抑制所述处理液回绕到下表面92(也就是从衬底9的外周缘向径向内侧移动)。

衬底保持部2中，通过设置从第3面213的外周缘向径向外侧扩展的第4面214，通过科恩达效应将从衬底9的外周缘朝向下方的气流94引导到径向外侧。由此，能进一步抑制衬底9的上表面91上的处理液回绕并附着在衬底9的下表面92。此外，第4面214不朝比第3面213的下端缘更上侧扩展，由此适当形成从衬底9的外周缘朝向径向外侧且下方的气流94。由此，能进一步提高衬底9的保持的稳定性。另外，基于提高衬底9的保持的稳定性的观点来说，优选为不在第4面214上设置向上方突出的圆环状的构造等。

衬底保持部2中，通过进一步设置随着从第4面214的外周缘朝向径向外侧而朝向下方的第5面215，而将朝向径向外侧的气流93沿第4面214引导到斜下方。由此，能抑制所述气流93与从衬底9的外周缘朝向径向外侧且下方的气流94碰撞(也就是合流)而产生紊流。结果，通过科恩达效应能适当实现向下方按压衬底9的外周部，能进一步提高衬底9的保持的稳定性。

如图6所示，衬底保持部2中，将位于衬底9的下方的第2面212与第3面213的边界(也就是第3面213的内周缘)与衬底9的外周缘间的径向上的距离设为L1时，距离L1优选为0.5mm以上且2.0mm以下。通过所述距离L1为0.5mm以上，能抑制在第2面212与第3面213的边界朝径向外侧通过的气流93(参考图5)从衬底9的外周缘朝向径向外侧且上方。由此，能抑制气流93与科恩达效应的气流94(参考图5)在衬底9的外周缘附近碰撞，产生紊流。结果，通过科恩达效应能适当实现朝下方按压衬底9的外周部，进一步提高衬底9的保持的稳定性。另一方面，通过将距离L1设为2.0mm以下，能使科恩达效应的吸附力适当作用于衬底9的外周缘附近。结果，能进一步提高衬底9的保持的稳定性。

衬底保持部2中，第2面212与第3面213的边界、与衬底9的下表面92间的上下方向的距离L2优选为0.6mm以上且1.0mm以下。通过所述距离L2为0.6mm以上，能抑制在第2面212与第3面213的边界朝径向外侧通过的气流93的速度过大。由此，能抑制气流93与科恩达效应的气流94在衬底9的外周缘附近碰撞，产生紊流。结果，通过科恩达效应能适当实现向下方按压衬底9的外周部，进一步提高衬底9的保持的稳定性。另一方面，通过距离L2为1.0mm以下，能抑制衬底9的外周部的下方的气流93的速度降低，抑制伯努利效应对衬底9的吸附力过小。此外，能适当抑制衬底9的外周缘附近的处理液因伯努利效应的负压而回绕到衬底9的下表面92。结果，能进一步抑制处理液附着到衬底9的下表面92。

衬底保持部2中，第2面212的所述倾斜角θ优选为15°以下。由此，能抑制多个支撑销22附近的下方空间90的压力过度上升。结果，能抑制伯努利效应对衬底9的吸附因所述过度的压力上升而受阻碍，进一步提高衬底9的保持的稳定性。另外，第2面212为朝向径向内侧且上方凸出的弯曲面的情况下，所述倾斜角θ为通过中心轴J1的衬底保持部2的纵剖面上，连结第2面212的内周缘与外周缘的假想直线与在水平方向延伸的直线所成的角度(锐角)。第2面212的倾斜角θ的下限虽未特别限定，但实际上倾斜角θ为10°以上。

衬底保持部2中，第2面212的径向的长度L3(也就是第2面212的内周缘与外周缘间的径向上的最短距离)优选为10mm以上。由此，不会使第2面212的倾斜角θ过大，能增大衬底9的外周部的下方的气流93的速度。结果，能适当增大伯努利效应对衬底9的吸附力，进一步提高衬底9的保持的稳定性。第2面212的径向的长度L3的上限虽未特别限定，但实际上长度L3为20mm以下。

衬底保持部2中，第1面211与衬底9的下表面92间的上下方向的距离L4优选为0.6mm以上且1.5mm以下。通过距离L4为0.6mm以上，能抑制由从中央气体送出口234(参考图4)及多个气体送出口232送出的气体向上方上推衬底9。此外，通过距离L4为1.5mm以下，能抑制衬底9的下方的气流93的速度降低，抑制伯努利效应对衬底9的吸附力过小。结果，能进一步提高衬底9的保持的稳定性。

衬底保持部2中，第3面213的上下方向的高度(也就是第3面213的上端缘与下端缘间的上下方向的距离)L5优选为1mm以上。由此，能强化科恩达效应，进一步提高衬底9的保持的稳定性。第3面213的高度L5的上限虽未特别限定，但实际上高度L5为10mm以下。

如上所说明，处理衬底9的衬底处理装置1具备衬底保持部2、衬底旋转机构33及处理液供给部51。衬底保持部2将衬底9以水平状态保持。衬底旋转机构33使衬底保持部2以朝向上下方向的中心轴J1为中心旋转。处理液供给部51对衬底9的上表面91供给处理液。衬底保持部2具备基座部21、多根支撑销22及气体供给部23。基座部21与衬底9的下表面92对向。基座部21具有从衬底9的外周缘向径向外侧延伸的基座面210。多根支撑销22在基座面210上排列在周向上。多根支撑销22从基座面210朝上方突出，与衬底9的下表面92的外周部接触。气体供给部23对衬底9的下表面92与基座部21的基座面210间送出气体，形成朝向径向外侧的气流93，通过伯努利效应在衬底9与基座部21间的空间(也就是下方空间90)产生压力下降。

基座面210具备第1面211、第2面212、第3面213及第4面214。第1面211是与衬底9的中央部在上下方向对向的水平的圆状的面。第2面212是在衬底9的下方从第1面211的外周缘向径向外侧扩展的圆环状的面。第2面212随着朝向径向外侧而朝向上方。在第2面212配置所述多根支撑销22。第3面213是在比衬底9的下表面92更下侧与第2面212的外周缘连续的圆环状的面。第3面213从第2面212的外周缘向铅直下方扩展。或者，第3面213随着从第2面212的外周缘朝向径向外方而朝向下方。第4面214是与第3面213的下端缘连续的圆环状的面。第4面214在比衬底9的外周缘更靠径向外侧，向径向外侧扩展。气体供给部23具备设置在第1面211与第2面212的边界上或第1面211，朝向径向外侧送出气体的周状的气体送出口232。

所述衬底处理装置1中，如上所述，通过气流93的伯努利效应及科恩达效应的气流94，能抑制处理液附着到衬底9的下表面92，且提高衬底9的保持的稳定性。

衬底处理装置1中，优选为第4面214在上下方向上与第3面213的下端缘相同的位置扩展，或者随着从第3面213的下端缘朝向径向外方而朝向下方。由此，如上所述，通过科恩达效应，将从衬底9的外周缘朝向下方的气流94适当引导到径向外侧。结果，能进一步抑制处理液附着到衬底9的下表面92，且能进一步提高衬底9的保持的稳定性。

衬底处理装置1中，优选为基座面210还具备随着从第4面214的外周缘朝向径向外侧而朝向下方的圆环状的第5面215。由此，如上所述，能强化科恩达效应，进一步提高衬底9的保持的稳定性。

如上所述，第3面213优选为随着从第2面212的外周缘朝向径向外侧而朝向下方，同时向径向外侧且上方凸出的弯曲面。由此，能强化科恩达效应，进一步提高衬底9的保持的稳定性。

图7A到图7C是通过CFD(Computational Fluid Dynamics：计算流体动力学)模拟求得变更第3面213的形状时的气体的流动的图。图7A到图7C中，表示衬底9的外周部附近的气体的流动。所述CFD模拟通过Ansys公司制的Ansys Fluent，将衬底9的旋转速度设为1500rpm，将从气体供给部23(参考图4)向下方空间90的气体供给量设为300L/分而进行。另外，图7A到图7C中，第2面212的形状与所述例略微不同，但CFD模拟结果的倾向无大的差别。

图7A中，第3面213是从第2面212的外周缘向径向外侧且下方扩展，同时向径向外侧且上方凸出的弯曲面。第3面213相对于水平方向的倾斜角(也就是通过中心轴J1的衬底保持部2的纵剖面中，连结第3面213的内周缘与外周缘的假想性直线、与在水平方向延伸的直线所成的角度(锐角))约为50°。图7B中，第3面213是从第2面212的外周缘向径向外侧且下方扩展的平坦的倾斜面。第3面213相对于水平方向的倾斜角约为45°。基于适当产生所述科恩达效应的观点来说，图7A及图7B所示的第3面213的所述倾斜角优选为30°以上。图7C中，第3面213是从第2面212的外周缘朝铅直下方扩展的圆筒面。

如图7A到图7C所示，可知第3面213为所述弯曲面的情况下(与图7A对应)，在衬底9的外周缘附近(也就是衬底9的外周缘的径向外侧)，从衬底9的上方朝向径向外侧的气体的流动朝向下方凹陷得最大，所述科恩达效应最大。第3面213为所述弯曲面时，作用于衬底9的保持力(也就是吸附力)比第3面213为所述倾斜面或所述圆筒面时(与图7B或图7C对应)的所述保持力大出约1％～2％。

衬底处理装置1中，优选为第3面213在衬底9的下方与第2面212的外周缘连续。由此，能抑制在第2面212与第3面213的边界朝向径向外侧的气流93(参考图5)、与通过科恩达效应从衬底9的外周缘朝向径向外侧且下方的气流94(参考图5)在衬底9的外周缘附近碰撞，产生紊流。因此，通过科恩达效应能适当实现向下方按压衬底9的外周部，进一步提高衬底9的保持的稳定性。

图8A到图8C是通过CFD模拟求得变更第2面212与第3面213的边界、与衬底9的外周缘的位置关系时的气体的流动的图。图8A到图8C中，表示衬底9的外周部附近的气体的流动的所述CFD模拟通过Ansys公司制的Ansys Fluent，将衬底9的旋转速度设为1000rpm，将从气体供给部23向下方空间90的气体供给量设为300L/分而进行。另外，图8A到图8C中，第2面212及第3面213的形状与所述例略微不同，但CFD模拟结果的倾向无大的差异。

图8A中，第2面212与第3面213的边界位于衬底9的下方，所述距离L1(也就是第2面212与第3面213的边界、与衬底9的外周缘间的径向上的距离)为0.5mm。图8B中，第2面212与第3面213的边界位于衬底9的下方，距离L1为3.5mm。图8C中，第2面212与第3面213的边界不位于衬底9的下方，而位于比衬底9的外周缘更靠径向外侧。第2面212与第3面213的边界位于比图8A所示的位置更靠径向外侧3.0mm。

如图8C所示，第2面212与第3面213的边界不位于衬底9的下方的情况下，在衬底9的外周缘附近(也就是衬底9的外周缘的径向外侧)，从衬底9的上方朝向径向外侧的气体的流动、与从衬底9的下方朝向径向外侧的气体的流动碰撞，产生紊流。另一方面，如图8A及图8B所示，第2面212与第3面213的边界位于衬底9的下方的情况下，在衬底9的外周缘附近，抑制从衬底9的上方朝向径向外侧的气体的流动、与从衬底9的下方朝向径向外侧的气体的流动碰撞。结果，通过科恩达效应适当实现向下方按压衬底9的外周部，提高衬底9的保持的稳定性。第2面212与第3面213的边界位于衬底9的下方时作用于衬底9的保持力(也就是吸附力)比所述边界不位于衬底9的下方时的所述保持力大出约7％～8％。

此外，如图8A及图8B所示，所述距离L1为0.5mm以上且2.0mm以下的情况(与图8A对应)与所述距离L1大于2.0mm的情况(与图8B对应)相比，从衬底9的上方朝向径向外侧的气体的流动在衬底9的外周缘附近朝下方大幅凹陷。因此，可知距离L1为0.5mm以上且2.0mm以下的情况下，所述科恩达效应变大，衬底9的保持的稳定性提高。

所述的衬底处理装置1中，能进行各种变更。

例如，支撑销22的数量及形状并不限定于所述例，可进行各种变更。此外，气体送出口232的数量、形状及配置并不限定于所述例，可进行各种变更。例如，也可将以中心轴J1为中心的大致圆环状的1个气体送出口取代多个气体送出口232而设置在基座面210上。

衬底保持部2中，基座面210的形状或尺寸不限定于所述例，可进行各种变更。例如，第1面211与衬底9的下表面92间的上下方向的距离L4可未达0.6mm，也可大于1.5mm。此外，第2面212与第3面213的边界与衬底9的下表面92间的上下方向的距离L2可未达0.6mm，也可大于1.0mm。第2面212与第3面213的边界与衬底9的外周缘间的径向的距离L1可未达0.5mm，也可大于2.0mm。

衬底保持部2中，第2面212的径向的长度L3也可未达10mm。此外，第2面212的倾斜角θ也可大于15°。第2面212无须遍及从内周缘部到外周缘的全域倾斜，例如第2面212的外周缘附近的部位也可为与中心轴J1大致垂直的水平面。所述情况下，也可在所述水平面上配置多根支撑销22。

衬底保持部2中，第3面213也可在比衬底9的外周缘更靠径向外侧与第2面212的外周缘连续。

衬底保持部2中，第4面214也可随着从第3面213的下端缘朝向径向外侧而向上方扩展。此外，基座面210也可不包含第5面215。

所述例中，以由衬底处理装置1处理的衬底9的上下方向的厚度遍及大致整面大致均一进行说明，但不限定此。例如，衬底9也可为外周部的厚度厚于比所述外周部更内侧的区域(以下也称为“主部”)的衬底。所述衬底9的上表面91例如在主部朝比外周部更下方凹陷。所述衬底9例如通过对具有大致均一厚度的衬底，将相当于主部的部位进行研削处理(也就是粉碎(grind)处理)而形成。

衬底处理装置1除半导体衬底以外，也可使用于液晶显示装置或有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)显示装置等平面显示装置(Flat Panel Display：平板显示器)用的玻璃衬底、或用于其它显示装置的玻璃衬底的处理。此外，所述衬底处理装置1也可使用于光盘用衬底、磁盘用衬底、磁光盘用衬底、光罩用衬底、陶瓷衬底及太阳能电池用衬底等的处理。

所述实施方式及各变化例的各构成只要互不矛盾，就可适当组合。

虽已详细描述发明而进行说明，但已述的说明是例示性而非限定的。因此，可以说只要不脱离本发明的范围，就能实现多种变化或形态。

[符号说明]

1 衬底处理装置

2 衬底保持部

5 处理液供给部

9 衬底

21 基座部

22 支撑销

23 气体供给部

33 衬底旋转机构

51 处理液供给部

90 下方空间

91 (衬底的)上表面

92 (衬底的)下表面

210 基座面

211 第1面

212 第2面

213 第3面

214 第4面

215 第5面

232 气体送出口

J1 中心轴。

Claims (10)

1.一种处理衬底的衬底处理装置，具备：

衬底保持部，将衬底以水平状态保持；

衬底旋转机构，使所述衬底保持部以朝向上下方向的中心轴为中心旋转；及

处理液供给部，对所述衬底的上表面供给处理液；

所述衬底保持部具备：

基座部，具有与所述衬底的下表面对向且从所述衬底的外周缘向径向外侧延伸的基座面；

多根支撑销，在所述基座面上排列在周向上，且从所述基座面朝上方突出，与所述衬底的所述下表面的外周部接触；及

气体供给部，对所述衬底的所述下表面与所述基座部的所述基座面之间送出气体，形成朝向径向外侧的气流，通过伯努利效应在所述衬底与所述基座部之间的空间产生压力下降；

所述基座面具备：

第1面，是与所述衬底的中央部在上下方向对向的水平的圆状的面；

第2面，是在所述衬底的下方从所述第1面的外周缘向径向外侧扩展的圆环状的面，随着朝向径向外侧而朝向上方，且供所述多根支撑销配置；

第3面，是在比所述衬底的所述下表面更下侧与所述第2面的外周缘连续的圆环状的面，从所述第2面的所述外周缘向铅直下方扩展，或者随着朝向径向外侧而朝向下方；及

第4面，是与所述第3面的下端缘连续的圆环状的面，在比所述衬底的所述外周缘更靠径向外侧，向径向外侧扩展；

所述气体供给部具备设置在所述第1面与所述第2面的边界上或所述第1面，朝向径向外侧送出气体的周状的气体送出口。

2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中

所述第4面在上下方向上与所述第3面的所述下端缘相同的位置扩展，或者随着从所述第3面的所述下端缘朝向径向外侧而朝向下方。

3.根据权利要求1或2所述的衬底处理装置，其中

所述基座面还具备随着从所述第4面的外周缘朝向径向外侧而朝向下方的圆环状的第5面。

4.根据权利要求1或2所述的衬底处理装置，其中

所述第3面是随着从所述第2面的所述外周缘朝向径向外侧而朝向下方，同时朝向径向外侧且上方凸出的弯曲面。

5.根据权利要求1或2所述的衬底处理装置，其中

所述第3面在所述衬底的下方与所述第2面的所述外周缘连续。

6.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中

所述第2面与所述第3面的边界、和所述衬底的所述外周缘之间的径向上的距离为0.5mm以上且2.0mm以下。

7.根据权利要求1或2所述的衬底处理装置，其中

所述第2面与所述第3面的边界、和所述衬底的所述下表面之间的上下方向上的距离为0.6mm以上且1.0mm以下。

8.根据权利要求1或2所述的衬底处理装置，其中

所述第2面为从所述第1面的所述外周缘以特定的倾斜角朝向径向外侧且上方的倾斜面，

所述第2面的所述倾斜角为15°以下。

9.根据权利要求1或2所述的衬底处理装置，其中

所述第2面的径向长度为10mm以上。

10.根据权利要求1或2所述的衬底处理装置，其中

所述第1面与所述衬底的所述下表面之间的上下方向上的距离为0.6mm以上且1.5mm以下。