JP2018181889A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カップの筒状部の内壁に液滴が衝突する際の衝撃を低減して、ミストの発生や液滴の跳ね返りを効果的に抑制しながら、基板の上面を処理液によって処理できる基板処理方法および基板処理装置を提供する。
【解決手段】複数のチャックピン９によって水平に保持した基板Ｗの上面に処理液を保持して回転軸線Ａ１まわりに回転させるとともに、当該基板Ｗの側方を取り囲む筒状部６ａを含むカップ６を、前記基板Ｗの回転速度ωｗに対して式(１)：
〔数１〕
ωｃ＜〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ (１)
〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離を示す。〕
を満足する回転速度ωｃで回転させながら、基板Ｗの回転にともなって速報に排出される処理液をカップ６に受け止めさせる受液工程を含む。
【選択図】図２

Description

この発明は、基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象となる基板の例には、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。

基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置による基板処理では、スピンチャックによって水平に保持した基板を、基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させながら、基板の上面にリンス液等の処理液を供給したのち、基板の回転に伴う遠心力によって処理液を基板から側方に排出させることで、基板の上面を処理液によって処理する基板処理が行わる。

特許文献１に記載の基板処理方法では、基板の回転に伴って基板から側方に排出される処理液を、スピンチャックに保持された基板の側方を取り囲む筒状部を含むカップによって受け止めさせて回収している。
ところが、基板の回転に伴って基板から側方に排出された処理液の液滴が、カップの筒状部の内壁に衝突すると、当該液滴が、衝突の衝撃によって分裂してミストを発生したり、内壁で跳ね返されて基板の方向に向かったりしやすく、発生したミストや跳ね返った液滴が基板に再付着すると、基板のパーティクルの原因となる。

２０１６−１４９４７０号公報

カップを、基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに、基板と同方向に回転させる場合がある。
この場合には、とくに、カップの回転速度を、基板から外周縁の接線方向に飛び出した液滴が、カップの筒状部の内壁へ到達した位置での、当該液滴の飛翔速度のうち、カップの接線方向の速度成分と一致させることにより、液滴の衝突の衝撃を低減して、ミストや跳ね返りの発生を抑制できると推測される。

しかし発明者は、実際の基板処理において、カップの回転速度を上記のように設定したとしても、ミストや液滴の跳ね返りを有効に抑制できないとの知見を得ている。
そこで、この発明の目的は、カップの筒状部の内壁に液滴が衝突する際の衝撃を低減して、ミストの発生や液滴の跳ね返りを効果的に抑制しながら、基板の上面を処理液によって処理できる基板処理方法および基板処理装置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、複数のチャックピンを、基板の外周部に接触させて、前記基板を水平に保持する基板保持工程と、前記複数のチャックピンを、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させることにより、上面に処理液を保持している前記基板を、前記回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程と並行して、前記基板の側方を取り囲む筒状部を含むカップを、前記回転軸線まわりに前記基板と同方向に回転させながら、前記基板の回転に伴って当該基板から側方に排出される処理液を、前記カップに受け止めさせる受液工程と、前記受液工程と並行して、前記カップの回転速度ωｃを、前記基板の回転速度ωｗに対して式(１)：

〔数１〕
ωｃ＜〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ (１)
〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離を示す。〕
を満足する範囲に制御するカップ回転速度制御工程とを含む基板処理方法を提供する。

この構成によれば、カップの筒状部の内壁に液滴が衝突する際の衝撃を低減して、ミストの発生や液滴の跳ね返りを効果的に抑制できる。
すなわち、基板の外周縁から、当該外周縁の接線方向に飛び出す液滴の飛翔速度は、基板の外周速度ｒ・ωｗと一致し、基板の半径をｒ、基板とカップの筒状部の内壁との径方向の距離をｄとすると、カップの筒状部の内壁へ到達した液滴の飛翔速度のうち、当該カップの接線方向の速度成分（以下「Ｖ_１」と略記する場合がある。）は、Ｖ_１＝〔ｒ^２／（ｒ＋ｄ）〕・ωｗで表される。

そのため、カップの周速度（ｒ＋ｄ）・ωｃを速度成分Ｖ_１と一致させる、つまり式(１)′：

〔数２〕
ωｃ＝〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ (１)′
を満足するように、カップの回転速度ωｃを設定すると、基板の外周縁から、当該外周縁の接線方向に飛び出す液滴に対しては、ミストの発生や液滴の跳ね返りを抑制できる。

しかし、発明者の検討によると、実際の基板処理では、大多数の液滴の排出方向は、外周縁の接線方向より、基板の径方向の外方へ偏向しやすい。
とくに、複数のチャックピンを基板の外周部に接触させて、基板を水平に保持する場合は、チャックピンによって妨げられて、基板の外周縁からの液滴の排出方向が、接線方向より外側へ偏向する傾向がある。

また、たとえば、処理液は、基板の上面に対して横から吹き付けられる場合があり、その場合には、とくに、基板の外周部の処理液に、吹付力と、基板の回転に伴う遠心力が加わって、処理液が基板の上面で流動することにより、基板の外周縁からの液滴の排出方向が、接線方向より外側へ偏向する傾向がある。
液滴の排出方向が、基板の外周縁の接線方向より、当該基板の径方向の外側へ偏向すると、偏向して飛び出した液滴が、カップの筒状部の内壁へ到達した位置での、当該液滴の飛翔速度のうち、カップの接線方向の速度成分は、速度成分Ｖ_１より小さくなる。

したがって、カップの回転速度ωｃを、上述した式(１)′を満足する値とした場合には、偏向して飛び出した液滴の飛翔速度のうち、カップの筒状部の内壁へ到達した位置での、カップの接線方向の速度成分よりも、カップの周速度（ｒ＋ｄ）・ωｃが大きくなるため、却って、液滴の衝突の衝撃は大きくなり、ミストや跳ね返りを生じやすくなる。
これに対し、カップの周速度（ｒ＋ｄ）・ωｃを速度成分Ｖ_１より小さくする、すなわち、カップの回転速度ωｃを、前述した式(１)を満足する範囲とすることにより、ミストの発生や液滴の跳ね返りを効果的に抑制できる。

請求項２に記載の発明は、前記カップ回転速度制御工程では、前記カップの回転速度ωｃを、前記基板の回転速度ωｗに対して式(２)：

〔数３〕
ωｃ＝〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ・ｃｏｓθ (２)
〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離、θは、前記基板の外周縁の接線方向に対して、前記処理液の排出方向がなす排出角度（９０°＞θ＞０°）を示す。〕
を満足する範囲に制御する請求項１に記載の基板処理方法である。

前述したチャックピンの形状や位置は、同一装置上で処理ごとに一定しており、また、処理液の供給方向や、遠心力に影響する基板の回転速度などは、同一装置上で、処理ごとに一定している。そのため、チャックピンによって妨げられたり、処理液が流動したりすることによる、基板の外周縁からの液滴の排出方向の偏向は、いずれも指向性が高く、液滴は、基板の外周縁の接線方向に対して、処理ごとに、たとえば、基板の回転速度等の条件に応じた、上記接線方向を除く、すなわちθ＞０°を満足し、かつ排出される液滴が基板の回転力を受けることから、当該基板の回転方向の後方と径方向とを除く、すなわち９０°＞θを満足する一定の排出角度θの方向に、主に偏向して排出される。

排出角度θで偏向して排出される液滴の飛翔速度は、基板の外周縁から接線方向に飛び出す液滴の飛翔速度、すなわち基板の外周速度ｒ・ωｗと等しいが、カップの筒状部の内壁へ到達した液滴の、当該カップの接線方向の速度成分（以下「Ｖ_２」と略記する場合がある。）はＶ_２＝〔ｒ^２／（ｒ＋ｄ）〕・ωｗ・ｃｏｓθ、つまりＶ_１のｃｏｓθ倍となる。

そのため、カップの周速度（ｒ＋ｄ）・ωｃを速度成分Ｖ_２と一致させる、すなわち式(２)を満足するように、カップの回転速度ωｃを設定することにより、ミストの発生や液滴の跳ね返りを、さらに効果的に抑制できる。
請求項３に記載の発明は、前記基板回転工程は、前記基板を回転させながら、前記基板の上面の外周部に洗浄ブラシを接触させて、当該外周部を洗浄するブラシ洗浄工程を含む請求項１または２に記載の基板処理方法である。

基板の上面に洗浄ブラシを接触させて、当該上面を洗浄するブラシ洗浄工程を実施する場合は、とくに、基板の上面の外周部を洗浄する際に、基板の上面での処理液の流動が、洗浄ブラシによって妨げられて、基板の外周縁からの液滴の排出方向が、接線方向より外側へ偏向する傾向がある。
ただし、洗浄ブラシの形状は、同一装置上で処理ごとに一定しており、また、ブラシ洗浄工程での洗浄ブラシの駆動速度や駆動方向は、同一装置上で処理ごとに一定している。そのため、洗浄ブラシによって妨げられることによる、基板の外周縁からの液滴の排出方向の偏向は、やはり指向性が高く、液滴は、基板の外周縁の接線方向に対して、ブラシ洗浄工程において、一定の排出角度θの方向に偏向して排出される。

したがって、洗浄ブラシによるブラシ洗浄工程を含む場合も、カップを、式(１)または式(２)を満足する回転速度ωｃで回転させることにより、ミストの発生や液滴の跳ね返りを、さらに効果的に抑制できる。
請求項４に記載の発明は、前記基板の処理内容に応じた、当該基板の回転速度ωｗを含む複数の基板情報と、前記複数の基板情報にそれぞれ対応する複数の排出角度θと、を含む排出角度テーブルを記憶する記憶工程と、前記排出角度テーブルから、前記基板情報に対応する前記排出角度θを選択する排出角度選択工程と、をさらに含み、前記カップ回転速度制御工程は、前記回転速度ωｗを含む前記基板情報、および当該基板情報に基づいて前記排出角度選択工程で選択された前記排出角度θをもとに、前記カップの回転速度ωｃを、前記式(２)を満足する範囲に制御する工程である請求項２または３に記載の基板処理方法である。

この構成によれば、たとえば、基板処理の工程ごとの、基板の回転速度の変化や、洗浄ブラシの接触の有無、あるいは処理液の供給の有無等の基板情報と、それぞれの基板情報に対応して、チャックピンや洗浄ブラシによって妨げられたり、処理液が流動したりすることによって発生する、基板の外周縁からの液滴の排出方向の偏向の角度、すなわち、排出角度θとの関係を、あらかじめ排出角度テーブルとして記憶させておき、この排出角度テーブルから排出角度θを選択して、それぞれの基板情報に応じてカップの回転速度ωｃを、基板処理の工程ごとに、式(２)を満足する最適値に制御することができる。

したがって、カップの筒状部の内壁に液滴が衝突する際の衝撃を低減して、ミストの発生や液滴の跳ね返りを、さらに効果的に抑制できる。
前記の目的を達成するための、請求項５に記載の発明は、複数のチャックピンを備え、前記複数のチャックピンを、基板の外周部に接触させて、前記基板を水平に保持する基板保持ユニットと、前記基板保持ユニットで水平に保持した前記基板を、当該基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転ユニットと、前記基板の上面に、処理液を供給するための処理液供給ユニットと、前記基板を取り囲む筒状部を含み、前記基板から側方に排出される処理液を受け止める環状のカップと、前記カップを、前記回転軸線まわりに回転させるカップ回転ユニットと、前記基板回転ユニット、前記処理液供給ユニット、および前記カップ回転ユニットを制御する制御装置とを含み、前記制御装置は、前記複数のチャックピンを、前記基板の外周部に接触させて、前記基板を水平に保持する基板保持工程と、前記複数のチャックピンを、前記回転軸線まわりに回転させることにより、上面に処理液を保持している前記基板を、前記回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程と並行して、前記カップを、前記回転軸線まわりに前記基板と同方向に回転させながら、前記基板の回転に伴って当該基板から側方に排出される処理液を、前記カップに受け止めさせる受液工程と、前記受液工程と並行して、前記カップの回転速度ωｃを、前記基板の回転速度ωｗに対して式(１)：

〔数４〕
ωｃ＜〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ (１)
〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離を示す。〕
を満足する範囲に制御するカップ回転速度制御工程とを実行する、基板処理装置である。

この構成によれば、カップの筒状部の内壁に液滴が衝突する際の衝撃を低減して、ミストの発生や液滴の跳ね返りを効果的に抑制できる。
すなわち、基板の外周縁から、当該外周縁の接線方向に飛び出す液滴の飛翔速度は、基板の外周速度ｒ・ωｗと一致し、基板の半径をｒ、基板とカップの筒状部の内壁との径方向の距離をｄとすると、カップの筒状部の内壁へ到達した液滴の飛翔速度のうち、当該カップの接線方向の速度成分Ｖ_１は、Ｖ_１＝〔ｒ^２／（ｒ＋ｄ）〕・ωｗで表される。

そのため、カップの周速度（ｒ＋ｄ）・ωｃを速度成分Ｖ_１と一致させる、つまり式(１)′：

〔数５〕
ωｃ＝〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ (１)′
を満足するように、カップの回転速度ωｃを設定すると、基板の外周縁から、当該外周縁の接線方向に飛び出す液滴に対しては、ミストの発生や液滴の跳ね返りを抑制できる。

しかし、発明者の検討によると、実際の基板処理では、大多数の液滴の排出方向は、外周縁の接線方向より、基板の径方向の外方へ偏向しやすい。
とくに、複数のチャックピンを基板の外周部に接触させて、基板を水平に保持する場合は、チャックピンによって妨げられて、基板の外周縁からの液滴の排出方向が、接線方向より外側へ偏向する傾向がある。

また、たとえば、処理液は、基板の上面に対して横から吹き付けられる場合があり、その場合には、とくに、基板の外周部の処理液に、吹付力と、基板の回転に伴う遠心力が加わって、処理液が基板の上面で流動することにより、基板の外周縁からの液滴の排出方向が、接線方向より外側へ偏向する傾向がある。
液滴の排出方向が、基板の外周縁の接線方向より、当該基板の径方向の外側へ偏向すると、偏向して飛び出した液滴が、カップの筒状部の内壁へ到達した位置での、当該液滴の飛翔速度のうち、カップの接線方向の速度成分は、速度成分Ｖ_１より小さくなる。

したがって、カップの回転速度ωｃを、上述した式(１)′を満足する値とした場合には、偏向して飛び出した液滴の飛翔速度のうち、カップの筒状部の内壁へ到達した位置での、カップの接線方向の速度成分よりも、カップの周速度（ｒ＋ｄ）・ωｃが大きくなるため、却って、液滴の衝突の衝撃は大きくなり、ミストや跳ね返りを生じやすくなる。
これに対し、カップの周速度（ｒ＋ｄ）・ωｃを速度成分Ｖ_１より小さくする、すなわち、カップの回転速度ωｃを、前述した式(１)を満足する範囲とすることにより、ミストの発生や液滴の跳ね返りを効果的に抑制できる。

請求項６に記載の発明は、前記制御装置は、前記カップ回転速度制御工程において、前記カップの回転速度ωｃを、前記基板の回転速度ωｗに対して式(２)：

〔数６〕
ωｃ＝〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ・ｃｏｓθ (２)
〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離、θは、前記基板の外周縁の接線方向に対して、前記処理液の排出方向がなす排出角度（９０°＞θ＞０°）を示す。〕
を満足する範囲に制御する請求項５に記載の基板処理装置である。

前述したチャックピンの形状や位置は、同一装置上で処理ごとに一定しており、また、処理液の供給方向や、遠心力に影響する基板の回転速度などは、同一装置上で、処理ごとに一定している。そのため、チャックピンによって妨げられたり、処理液が流動したりすることによる、基板の外周縁からの液滴の排出方向の偏向は、いずれも指向性が高く、液滴は、基板の外周縁の接線方向に対して、処理ごとに、たとえば、基板の回転速度等の条件に応じた、上記接線方向を除く、すなわちθ＞０°を満足し、かつ排出される液滴が基板の回転力を受けることから、当該基板の回転方向の後方と径方向とを除く、すなわち９０°＞θを満足する一定の排出角度θの方向に、主に偏向して排出される。

排出角度θで偏向して排出される液滴の飛翔速度は、基板の外周縁から接線方向に飛び出す液滴の飛翔速度、すなわち基板の外周速度ｒ・ωｗと等しいが、カップの筒状部の内壁へ到達した液滴の、当該カップの接線方向の速度成分Ｖ_２はＶ_２＝〔ｒ^２／（ｒ＋ｄ）〕・ωｗ・ｃｏｓθ、つまりＶ_１のｃｏｓθ倍となる。
そのため、カップの周速度（ｒ＋ｄ）・ωｃを速度成分Ｖ_２と一致させる、すなわち式(２)を満足するように、カップの回転速度ωｃを設定することにより、ミストの発生や液滴の跳ね返りを、さらに効果的に抑制できる。

請求項７に記載の発明は、前記基板の上面に接触させて当該上面を洗浄するための洗浄ブラシと、前記洗浄ブラシを駆動するための洗浄ブラシ駆動ユニットと、をさらに含み、前記制御装置は、前記基板回転工程において、前記基板を回転させながら、前記基板の上面の外周部に、前記洗浄ブラシを接触させて、当該外周部を洗浄するブラシ洗浄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。

基板の上面に洗浄ブラシを接触させて、当該上面を洗浄するブラシ洗浄工程を実施する場合は、とくに、基板の上面の外周部を洗浄する際に、基板の上面での処理液の流動が、洗浄ブラシによって妨げられて、基板の外周縁からの液滴の排出方向が、接線方向より外側へ偏向する傾向がある。
ただし、洗浄ブラシの形状は、同一装置上で処理ごとに一定しており、また、ブラシ洗浄工程での洗浄ブラシの駆動速度や駆動方向は、同一装置上で処理ごとに一定している。そのため、洗浄ブラシによって妨げられることによる、基板の外周縁からの液滴の排出方向の偏向は、やはり指向性が高く、液滴は、基板の外周縁の接線方向に対して、ブラシ洗浄工程において、一定の排出角度θの方向に偏向して排出される。

したがって、洗浄ブラシによるブラシ洗浄工程を含む場合も、カップを、式(１)または式(２)を満足する回転速度ωｃで回転させることにより、ミストの発生や液滴の跳ね返りを、さらに効果的に抑制できる。
請求項８に記載の発明は、前記制御装置は、前記基板の処理内容に応じた、当該基板の回転速度ωｗを含む複数の基板情報と、前記複数の基板情報にそれぞれ対応する複数の排出角度θと、を含む排出角度テーブルを記憶する記憶装置と、前記排出角度テーブルから、前記基板情報に対応する前記排出角度θを選択する排出角度選択部とを含み、前記カップ回転速度制御工程において、前記回転速度ωｗを含む前記基板情報、および当該基板情報に基づいて前記排出角度選択工程で選択された前記排出角度θをもとに、前記カップの回転速度ωｃを、前記式(２)を満足する範囲に制御する請求項６または７に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、たとえば、基板処理の工程ごとの、基板の回転速度の変化や、洗浄ブラシの接触の有無、あるいは処理液の供給の有無等の基板情報と、それぞれの基板情報に対応して、チャックピンや洗浄ブラシによって妨げられたり、処理液が流動したりすることによって発生する、基板の外周縁からの液滴の排出方向の偏向の角度、すなわち、排出角度θとの関係を、あらかじめ排出角度テーブルとして記憶させておき、この排出角度テーブルから排出角度θを選択して、それぞれの基板情報に応じてカップの回転速度ωｃを、基板処理の工程ごとに、式(２)を満足する最適値に制御することができる。

したがって、カップの筒状部の内壁に液滴が衝突する際の衝撃を低減して、ミストの発生や液滴の跳ね返りを、さらに効果的に抑制できる。

この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す図解的な平面図である。 図１の基板処理装置に備えられる処理ユニットの概略構成を示す模式図である。 洗浄ブラシの移動を説明するための図解的な平面図である。 図１の基板処理装置の主要部の電気的構成を説明するブロック図である。 制御装置に記憶された排出角度テーブルの内容の一例を示す図である。 基板の回転に伴って当該基板から側方に排出される液滴の飛翔方向を説明する図である。 図６Ａの一部を拡大した図である。 図２の処理ユニットによって実行される基板処理の一例を説明するための流れ図である。 基板処理の処理例を説明するための図解的な断面図である。 基板処理装置に備えられる処理ユニットの変形例の概略構成を示す模式図である。 図９の処理ユニットを含む基板処理装置の主要部の電気的構成を説明するブロック図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１のレイアウトを示す図解的な平面図である。
基板処理装置１は、シリコンウエハなどの基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Ｗは、円板状の基板である。基板処理装置１は、処理液で基板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Ｃ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Ｃ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、基板処理装置１に備えられた処理ユニット２の概略構成を示す模式図である。
処理ユニット２は、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まわりに回転させるスピンチャック４と、スピンチャック４に保持された基板Ｗの上面に、処理液として、水を含むリンス液を供給するリンス液供給ノズル５と、基板Ｗから側方に排出されるリンス液を受け止める環状のカップ６と、カップ６を、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるカップモータ７とを含む。

スピンチャック４は、スピンベース８と、スピンベース８の上方で基板Ｗを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン９と、複数のチャックピン９を開閉させるチャックピン開閉機構（図４中の符号２９）と、回転軸１０と、基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンモータ１１とを含む。スピンベース８、チャックピン９およびチャックピン開閉機構２９を含むスピンチャック４は、基板Ｗを水平に保持する基板保持ユニットの一例である。スピンベース８は、基板Ｗよりも外径の大きい、水平方向に沿う円盤形状を有している。スピンベース８の上面の周縁部には、複数個（３個以上、たとえば６個）のチャックピン９が配置されている。複数個のチャックピン９は、スピンベース８の上面の周縁部において、基板Ｗの外周形状に対応する円周上で適当な間隔をあけて、たとえば、等間隔に配置されている。

回転軸１０は、回転軸線Ａ１に沿って鉛直方向に延びており、この実施形態では、中空軸である。回転軸１０の上端は、スピンベース８の下面の中央に結合されている。スピンモータ１１は、回転軸１０に回転力を与えることによって、回転軸１０に結合された、スピンベース８、チャックピン９および基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに一体回転させる電動モータである。回転軸１０およびスピンモータ１１は、スピンベース８およびチャックピン９によって保持された基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させる基板回転ユニットの一例である。

リンス液供給ノズル５は、ノズル移動機構１２によって、たとえば、水平方向（回転軸線Ａ１に垂直な方向）に移動される。リンス液供給ノズル５は、水平方向への移動によって、基板Ｗの上面の回転中心位置に対向する中央位置と、基板Ｗの上面に対向しない退避位置（ホーム位置）との間で移動させることができる。基板Ｗの上面の回転中心位置とは、基板Ｗの上面における回転軸線Ａ１との交差位置である。リンス液供給ノズル５は、中央位置において、リンス液を、図中に二点鎖線で示すように、基板Ｗの上面の回転中心位置に供給する。基板Ｗの上面に対向しない退避位置とは、平面視において、スピンベース８の外方の位置である。リンス液供給ノズル５には、リンス液供給管１３が接続されている。リンス液供給管１３には、その流路を開閉するリンス液バルブ１４が介装されている。

リンス液供給ノズル５に供給されるリンス液は、たとえば、水である。水は、たとえば、脱イオン水（ＤＩＷ）である。しかし、水は、脱イオン水に限らず、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）の塩酸水のいずれであってもよい。リンス液供給ノズル５は、処理液供給ユニットの一例である。

カップ６は、スピンチャック４を取り囲む円筒状の筒状部６ａと、筒状部６ａの上端部から回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる円環状の傾斜部６ｂと、上向きに開いた環状の液受部６ｃを有する底板部６ｄと、底板部６ｄの下面の中央から下方に延びる回転軸６ｅを含む。回転軸６ｅは、回転軸線Ａ１に沿って鉛直方向に延びており、この実施形態では、回転軸１０およびスピンモータ１１を囲む円筒状である。筒状部６ａおよび回転軸６ｅは、回転軸線Ａ１を中心として同心円状に配置されている。液受部６ｃの下端部には排液口６ｆが設けられている。

カップモータ７の回転軸７ａにはプーリ１５が連結され、回転軸６ｅにはプーリ１６が連結されているとともに、プーリ１５、１６間には、ベルト１７が掛け渡されている。カップモータ７は、回転軸７ａに回転力を与えることによって、当該回転軸７ａ、プーリ１５、ベルト１７、プーリ１６および回転軸６ｅを介して、カップ６を回転軸線Ａ１まわりに回転させる電動モータである。カップモータ７、回転軸７ａ、プーリ１５、ベルト１７およびプーリ１６は、カップ６を回転軸線Ａ１まわりに回転させるカップ回転ユニットの一例である。

カップ６には、カップ６を昇降させるカップ昇降機構１８が接続されている。カップ昇降機構１８は、筒状部６ａの上端部がスピンチャック４による基板Ｗの保持位置よりも上方に位置する上位置（図２に示す位置）と、傾斜部６ｂの上端がスピンチャック４による基板Ｗの保持位置よりも下方に位置する下位置との間で、カップ６を鉛直に昇降させる。リンス液が基板Ｗに供給されるとき、カップ６は上位置に配置される。基板Ｗから側方に排出されたリンス液は、筒状部６ａによって受け止められて液受部６ｃ内に集められた後、排液口６ｆを通してカップ６の外へ排出される。

処理ユニット２は、基板Ｗの上面に接触して当該上面を洗浄するための洗浄ブラシ１９と、洗浄ブラシ１９を駆動するための洗浄ブラシ駆動機構２０と、スピンチャック４に保持されている基板Ｗの下面に保護液を供給するための保護液供給ユニット２１とをさらに含む。
洗浄ブラシ１９は、たとえば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなるスポンジ状のスクラブ部材であり、円柱状をなしている。洗浄ブラシ１９は、その下面に、平坦状の洗浄面１９ａを有している。洗浄面１９ａが、基板Ｗの上面と接触する接触面として機能する。

洗浄ブラシ駆動機構２０は、洗浄ブラシ１９を先端部に保持する揺動アーム２２と、揺動アーム２２を駆動するためのアーム駆動機構２３とを含む。アーム駆動機構２３は、揺動アーム２２を、鉛直方向に延びる揺動軸線Ａ２まわりに揺動させたり、揺動アーム２２を上下動させたりできるように構成されている。この構成により、基板Ｗがスピンチャック４に保持されて回転しているときに、洗浄ブラシ１９を、基板Ｗの上方の位置と、スピンチャック４の側方に設定された退避位置（ホーム位置）との間で水平に移動させることができる。

さらに、洗浄ブラシ１９の洗浄面１９ａを基板Ｗの上面に押し付けるとともに、洗浄面１９ａを基板Ｗの上面に押し付けた状態を維持しながら、洗浄ブラシ１９を、図３に示すように、基板Ｗの中央部（図３に実線で示す位置）から、基板Ｗの外周部（図３に二点鎖線で示す位置）まで、基板Ｗの径方向に移動(スキャン)させて、基板Ｗの上面をスクラブ洗浄することもできる。このスクラブ洗浄の際には、リンス液供給ノズル５からリンス液が供給されることによって、基板Ｗの上面の異物が取れやすくなり、また洗浄ブラシ１９によって擦り落とされた異物を基板Ｗ外へ排出することができる。洗浄ブラシ駆動機構２０、揺動アーム２２およびアーム駆動機構２３は、洗浄ブラシ駆動ユニットの一例である。

保護液供給ユニット２１は、中空状の回転軸１０内を挿通されて上下に延びる、保護液供給のための下面供給配管２４と、下面供給配管２４の上端部に設けられて、下面供給配管２４から供給された保護液を、基板Ｗの下面の回転中心位置に向けて吐出するための下面ノズル２５とを含む。基板Ｗの下面の回転中心位置とは、基板Ｗの下面における回転軸線Ａ１との交差位置である。

下面供給配管２４の下端部には、保護液配管２６が接続されている。保護液配管２６には、その流路を開閉する保護液バルブ２７と、保護液配管２６の開度を調整して、その流通流量を調整する保護液流量調整バルブ２８が介装されている。保護液供給ユニット２１に供給される保護液は、たとえば、水である。水は、たとえば、脱イオン水（ＤＩＷ）である。しかし、水は、脱イオン水に限らず、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）の塩酸水のいずれであってもよい。

図４は、基板処理装置１の主要部の電気的構成を説明するブロック図である。
基板処理装置１は、制御装置３を含む。制御装置３は、マイクロコンピュータを備え、所定の制御プログラムに従って基板処理装置１に備えられた制御対象を制御する。より具体的には、制御装置３は、プロセッサ（ＣＰＵ）３Ａと、制御プログラムおよび排出角度テーブル３Ｂが記憶されたメモリ３Ｃとを含み、プロセッサ３Ａが制御プログラムを実行することによって、基板処理のための様々な制御を実行するように構成されている。特に、制御装置３は、ノズル移動機構１２、チャックピン開閉機構２９、スピンモータ１１、カップモータ７、カップ昇降機構１８、アーム駆動機構２３、バルブ類１４，２７，２８を制御するようにプログラムされている。

図５は、制御装置３に記憶された排出角度テーブル３Ｂの内容の一例を示す図である。図５に示すように、排出角度テーブル３Ｂは、１対１で対応する複数の基板情報と複数の排出角度θとを含み、基板情報は、各工程における基板の回転速度ωｗ、基板Ｗの少なくとも外周部への洗浄ブラシの接触の有無およびリンス液の供給の有無を含む。
図５に示す例では、基板の回転速度ωｗ_１で洗浄ブラシの接触「なし」、リンス液の供給「あり」の基板情報が排出角度θ_１と対応し、基板の回転速度ωｗ_２で洗浄ブラシの接触「なし」、リンス液の供給「あり」の基板情報が排出角度θ_２と対応し、同じ回転速度ωｗ_２で洗浄ブラシの接触「あり」、リンス液の供給「あり」の基板情報が排出角度θ_３と対応し、基板の回転速度ωｗ_３で洗浄ブラシの接触「あり」、リンス液の供給「あり」の基板情報が排出角度θ_４と対応し、基板の回転速度ωｗ_４で洗浄ブラシの接触「なし」、リンス液の供給「なし」の基板情報が排出角度θ_５と対応している。

排出角度テーブル３Ｂに含まれる排出角度θは、あらかじめ実験的に求められた値である。すなわち、上述した基板情報を組み合わせながら、基板Ｗを実際に所定の回転速度ωｗで回転させた際に、当該基板Ｗから側方に排出される液滴の、排出角度θの中心値を測定した結果が、排出角度テーブル３Ｂに記録されている。
制御装置３は、排出角度テーブル３Ｂから、基板情報に対応する排出角度θを選択する排出角度選択工程を実行する排出角度選択部を含み、この排出角度選択部で選択した排出角度θと、基板情報とをもとに、カップ６の回転速度ωｃを、式(２)を満足する範囲に制御するカップ回転速度制御工程を実行する。

図６Ａは、基板Ｗの回転に伴って当該基板Ｗから側方に排出される液滴の飛翔方向を説明する図、図６Ｂは図６Ａの一部を拡大した図である。両図を参照して、基板Ｗが回転速度ωｗで回転した際に、リンス液の液滴は、基板Ｗから、図中に破線の矢印で示す基板Ｗの外周縁の接線方向ではなく、先に説明した各種の要因に基づいて、上記接線方向より一定の排出角度θの方向を中心とした、図中に一点鎖線の矢印で示す、基板Ｗの径方向外方に偏向して排出される。

排出角度θは、前述したように、接線方向を除くことから、θ＞０°を満足し、かつ排出される液滴が基板の回転力を受けることから、当該基板の回転方向の後方と径方向とを除く、９０°＞θを満足する範囲とされる。
接線方向に排出される液滴の飛翔速度は、基板Ｗの外周速度ｒ・ωｗと一致し、当該飛翔速度のうち、カップ６の内壁へ到達した液滴の、当該カップ６の接線方向の速度成分Ｖ_１は、基板Ｗの半径をｒ、基板Ｗとカップ６との径方向の距離をｄとすると、Ｖ_１＝〔ｒ^２／（ｒ＋ｄ）〕・ωｗとなる。また、接線方向から排出角度θで偏向して排出される液滴の飛翔速度は、基板Ｗの外周速度ｒ・ωｗと等しいが、カップ６の内壁へ到達した液滴の、当該カップ６の接線方向の速度成分Ｖ_２はＶ_２＝〔ｒ^２／（ｒ＋ｄ）〕・ωｗ・ｃｏｓθ、つまりＶ_１のｃｏｓθ倍となる。

そこで、制御装置３は、排出角度テーブル３Ｂに含まれる排出角度θをもとに、カップ６の回転速度ωｃが式(２)を満足する範囲となるように、カップモータ７を制御する。
図７は、処理ユニット２による基板処理の一例を説明するための流れ図である。図８Ａ−８Ｃは、基板処理の処理例を説明するための図解的な断面図である。
図１、図２、図４、図７を参照して、処理ユニット２による基板処理では、まず、処理ユニット２内に基板Ｗを搬入する基板搬入工程が実行される（ステップＳ１）。

具体的には、制御装置３は、ノズル移動機構１２およびアーム駆動機構２３を制御して、リンス液供給ノズル５と洗浄ブラシ１９を、基板Ｗの上方から、それぞれの退避位置に退避させる。また、制御装置３は、カップ昇降機構１８を制御して、カップ６を下位置に配置するとともに、チャックピン開閉機構２９を制御してチャックピン９を開いた状態で、搬送ロボットＣＲによって、基板Ｗをスピンチャック４の上に載置する。そして制御装置３は、搬送ロボットＣＲを処理ユニット２外へ退避させるとともに、チャックピン開閉機構２９を制御してチャックピン９を閉じて、基板Ｗを、スピンチャック４によって、水平な姿勢で保持させる。

次に、制御装置３は、カップ昇降機構１８を制御して、カップ６を上位置に配置したのち、カップモータ７を駆動して、カップ６を、回転軸線Ａ１まわりに回転させる（ステップＳ２）とともに、スピンモータ１１を駆動して、基板Ｗを、回転軸線Ａ１まわりに回転させる（ステップＳ３）。
基板Ｗの回転速度は、あらかじめ定められる保護膜形成速度（３００〜１５００ｒｐｍの範囲内で、たとえば５００ｒｐｍ）まで上昇させられ、その保護膜形成速度に維持される。

基板Ｗの回転速度が保護膜形成速度に達すると、次に制御装置３は、基板Ｗの下面に保護液の供給を開始する（ステップＳ４）。
具体的には、制御装置３は、保護液バルブ２７を開き、保護液配管２６から供給される保護液を、下面供給配管２４を通して、下面ノズル２５から上方へ向けて吐出させる。吐出された保護液は、回転状態の基板Ｗの下面の回転中心位置に着液する。このときの保護液の吐出流量は、保護液流量調整バルブ２８により、たとえば、０．５（リットル／分）程度に設定される。基板Ｗの下面に供給された保護液は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、図８Ａに示すように、基板Ｗの下面の全域に拡がり、当該基板Ｗの下面の全域を覆う保護液の液膜ＬＦ１が形成される。たとえば、基板Ｗの下面側がデバイス形成面である場合は、この液膜ＬＦ１によって、当該デバイス形成面が保護される。基板Ｗの下面を流れる保護液は、基板Ｗの回転に伴って、基板Ｗから側方に排出されて、カップ６によって受け止められる。

保護液は、基板Ｗの下面から、基板Ｗの側方の主に下方へ排出されるため、排出された保護液の液滴がカップ６の内壁と衝突することで発生するミストや、跳ね返った液滴が、基板Ｗの上面に再付着することは少ない。また再付着しても、続く洗浄工程で基板の上面が洗浄されるため、パーティクルの原因とはなりにくい。そのため、カップ６の回転速度は、この時点では任意に設定できる。ただし、ミストの発生や液滴の跳ね返りをできるだけ抑制するためには、カップ６の回転速度ωｃは、基板の回転速度ωｗに対して、前述した式(１)を満足する範囲に制御するのが好ましい。

基板Ｗの下面に保護液の液膜ＬＦ１が形成されるのに十分な時間が経過すると、次に、プレリンス工程が実行される（ステップＳ５）。
すなわち、制御装置３は、基板Ｗの回転速度が、あらかじめ定められるプレリンス速度（８００〜１２００ｒｐｍの範囲内で、たとえば１０００ｒｐｍ）となるように、スピンモータ１１を制御する。また、制御装置３は、たとえば、図５に示す排出角度テーブル３Ｂに基づき、上記プレリンス速度（たとえば、ωｗ_１）、洗浄ブラシの接触「なし」、およびリンス液の供給「あり」の基板条件から排出角度θ_１を得、この排出角度θ_１をもとに、カップ６の回転速度ωｃが、式(２)を満足する値となるように、カップモータ７を制御する。

そして、制御装置３は、ノズル移動機構１２を駆動して、リンス液供給ノズル５を、基板Ｗの上面の回転中心位置に対向する中央位置に配置した状態で、リンス液バルブ１４を開く。これにより、回転状態の基板Ｗの上面の回転中心位置に向けて、リンス液供給ノズル５からリンス液が供給される。供給されたリンス液は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて、図８Ｂに示すように、基板Ｗの上面の全域に拡がり、当該基板Ｗの上面の全域を覆うリンス液の液膜ＬＦ２が形成される。基板Ｗの上面を流れるリンス液は、基板Ｗの外周縁から、基板Ｗの側方に向けて排出されて、カップ６によって受け止められる（受液工程）。

プレリンス工程が所定の時間（たとえば、５秒間）に亘って行われると、次に、ブラシ洗浄工程が実行される（ステップＳ６）。
すなわち、制御装置３は、基板Ｗの回転速度が、あらかじめ定められるブラシ洗浄速度（８００〜１２００ｒｐｍの範囲内で、たとえば１０００ｒｐｍ）となるように、スピンモータ１１を制御する。また、ブラシ洗浄工程の開始時には洗浄ブラシ１９は基板Ｗに接触されないため、制御装置３は、たとえば、図５に示す排出角度テーブル３Ｂに基づき、上記ブラシ洗浄速度（たとえば、ωｗ_２）、洗浄ブラシの接触「なし」、およびリンス液の供給「あり」の基板条件から排出角度θ_２を得、この排出角度θ_２をもとに、カップ６の回転速度ωｃが、式(２)を満足する値となるように、カップモータ７を制御する。

次に、制御装置３は、アーム駆動機構２３を制御して、図８Ｃに実線で示すように、洗浄ブラシ１９を、基板Ｗの上面の中央部でかつ基板Ｗの上方へ移動させ、次いで、洗浄ブラシ１９を下方へ移動させて、洗浄ブラシ１９の洗浄面１９ａを、基板Ｗの上面の中央部に押し付ける。次に、制御装置３は、アーム駆動機構２３を制御して、洗浄ブラシ１９の洗浄面１９ａを、基板Ｗの上面に押し付けた状態を維持しながら、洗浄ブラシ１９を、基板Ｗの中央部から、基板Ｗの外周部まで、基板Ｗの径方向に移動(スキャン)させたのち、洗浄ブラシ１９を上方へ移動させ、さらに基板Ｗの径方向に移動させて、図８Ｃに実線で示す位置に戻す。この一連の動作を、たとえば複数回、繰り返すことにより、基板Ｗの上面がスクラブ洗浄される。

また、このブラシ洗浄工程のうち、洗浄ブラシ１９が、基板Ｗの少なくとも外周部に接触している期間に、制御装置３は、たとえば、図５に示す排出角度テーブル３Ｂに基づき、上記ブラシ洗浄速度（たとえば、ωｗ_２）、洗浄ブラシの接触「あり」、およびリンス液の供給「あり」の基板条件から排出角度θ_３を得、この排出角度θ_３をもとに、カップ６の回転速度ωｃが、式(２)を満足する値となるように、カップモータ７を制御する。

また、たとえば、洗浄の効率を高めるために、制御装置３は、ブラシ洗浄工程の途中で、ブラシ洗浄速度を、２００ｒｐｍ程度まで低下させる期間を設けるべく、スピンモータ１１を制御する場合がある。その場合、制御装置３は、図５に示す排出角度テーブル３Ｂに基づき、低下させたブラシ洗浄速度（たとえば、ωｗ_３）、洗浄ブラシの接触「あり」、およびリンス液の供給「あり」の基板条件から排出角度θ_４を得、この排出角度θ_４をもとに、カップ６の回転速度ωｃが、式(２)を満足する値となるように、カップモータ７を制御する。

ブラシ洗浄工程を実行することによって、基板の上面に付着している異物が除去され、リンス液とともに、基板Ｗの外周縁から、基板Ｗの側方に向けて排出されて、カップ６によって受け止められる（受液工程）。
ブラシ洗浄工程が所定の時間（たとえば、３０秒間）に亘って行われると、次に、ポストリンス工程が実行される（ステップＳ７）。

すなわち、制御装置３は、アーム駆動機構２３を制御して、洗浄ブラシ１９を、スピンチャック４の側方に設定された退避位置に退避させる。
次いで、制御装置３は、基板Ｗの回転速度が、あらかじめ定められるポストリンス速度（８００〜１２００ｒｐｍの範囲内で、たとえば１０００ｒｐｍ）となるように、スピンモータ１１を制御する。また、制御装置３は、たとえば、図５に示す排出角度テーブル３Ｂに基づき、上記ポストリンス速度（たとえば、再びωｗ_１）、洗浄ブラシの接触「なし」、およびリンス液の供給「あり」の基板条件から排出角度θ_１を得、この排出角度θ_１をもとに、カップ６の回転速度ωｃが、式(２)を満足する値となるように、カップモータ７を制御する。基板Ｗの上面を流れるリンス液は、基板Ｗの外周縁から、基板Ｗの側方に向けて排出されて、カップ６によって受け止められる（受液工程）。

ポストリンス工程が所定の時間（たとえば、５秒間）に亘って行われると、次に、スピンドライ工程が実行される（ステップＳ８）。
すなわち、制御装置３は、リンス液バルブ１４を閉じて、リンス液供給ノズル５からのリンス液の供給を停止し、次いでノズル移動機構１２を制御して、リンス液供給ノズル５を、基板Ｗの上方から退避位置に退避させる。また、制御装置３は、保護液バルブ２７を閉じて、下面ノズル２５からの保護液の供給を停止する。

次に、制御装置３は、基板Ｗの回転速度が、あらかじめ定められるスピンドライ速度（２６００〜３４００ｒｐｍの範囲内で、たとえば３０００ｒｐｍ）となるように、スピンモータ１１を制御する。また、制御装置３は、たとえば、図５に示す排出角度テーブル３Ｂに基づき、上記スピンドライ速度（たとえば、ωｗ_４）、洗浄ブラシの接触「なし」、およびリンス液の供給「なし」の基板条件から排出角度θ_５を得、この排出角度θ_５をもとに、カップ６の回転速度ωｃが、式(２)を満足する値となるように、カップモータ７を制御する。

これにより、基板Ｗの上面に付着しているリンス液、および基板Ｗの下面に付着している保護液に、それぞれ大きな遠心力が作用して、リンス液と保護液が、基板Ｗの周囲に振り切られて、カップ６によって受け止められる（受液工程）。そして、基板Ｗからリンス液と保護液が除去されて、基板Ｗが乾燥する。
スピンドライ工程が所定時間（たとえば、２０秒間）に亘って行われた後は、制御装置３は、スピンモータ１１を制御して、基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳ９）とともに、カップモータ７を制御して、カップ６の回転を停止させる（ステップＳ１０）。

その後、処理ユニット２内から基板Ｗを搬出する基板搬出工程が実行される（ステップＳ１１）。
すなわち、制御装置３は、カップ昇降機構１８を制御して、カップ６を下位置に配置するとともに、チャックピン開閉機構２９を制御してチャックピン９を開いた状態で、搬送ロボットＣＲによって、基板Ｗをスピンチャック４の上から取り出し、処理ユニット２内から搬出する。これにより、処理ユニット２による基板処理が終了する。

以上のように、カップ６の回転速度ωｃを、基板処理の工程ごとに変化する基板の回転速度ωｗに対して式(１)を満足する範囲、とくに、式(２)を満足する範囲に制御するカップ回転速度制御工程を実行しながら、基板Ｗの回転に伴って当該基板Ｗから側方に排出される処理液を、カップ６に受け止めさせることによって（受液工程）、ミストの発生や液滴の跳ね返りを効果的に抑制しながら、基板の上面を処理液によって処理することが可能となる。

なお、実施形態では、カップ６の回転速度ωｃを、基板処理の工程ごとに変化する基板の回転速度ωｗに対して式(２)を満足する範囲に制御するために、カップ６の回転を、カップモータ７によって、基板Ｗの回転と別個に制御していた。しかし、たとえば、カップ６の回転速度ωｃを、基板処理の工程ごとに変化する基板の回転速度ωｗに対して式(１)を満足する範囲に制御する場合は、カップモータ７を省略して、処理ユニット２の構造を簡略化することも可能である。

図９は、基板処理装置に備えられる処理ユニットの変形例の概略構成を示す模式図である。この変形例の処理ユニット２は、上述したように図２の処理ユニット２のうち、カップモータ７を省略した構成のみが異なるものである。したがって、図９においては、前述の図２に示された各部と同等の構成部分について、図２と同等の符号を付して、その説明を省略する。

図９に示すように、処理ユニット２は、スピンチャック４の回転軸１０に連結されたプーリ３０、回転軸線Ａ１と平行で鉛直方向に延びる回転軸線Ａ３に沿う回転軸３１、回転軸３１に連結されたプーリ３２、３３、カップ６の回転軸６ｅに連結されたプーリ３４、プーリ３０、３２間に掛け渡されたベルト３５、およびプーリ３３、３４間に掛け渡されたベルト３６をさらに含む。

電動モータであるスピンモータ１１によって、回転軸１０に回転力を与えることによって、回転軸１０に結合された、スピンベース８、チャックピン９および基板Ｗが回転軸線Ａ１まわりに一体回転される。それとともに、スピンモータ１１によって回転軸１０に回転力を与えることによって、当該回転軸１０、プーリ３０、ベルト３５、プーリ３２、回転軸３１、プーリ３３、ベルト３６、プーリ３４および回転軸６ｅを介して、カップ６が回転軸線Ａ１まわりに回転される。

回転軸１０およびスピンモータ１１は、スピンベース８およびチャックピン９によって保持された基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させる基板回転ユニットの一例である。また回転軸１０、プーリ３０、ベルト３５、プーリ３２、回転軸３１、プーリ３３、ベルト３６およびプーリ３４は、カップ６を回転軸線Ａ１まわりに回転させるカップ回転ユニットの一例である。

プーリ３０、３２、３３、３４およびベルト３５、３６は、スピンモータ１１によって回転力が与えられた際に、カップ６の回転速度ωｃが、基板Ｗの回転速度ωｗに対して、式(１)：

〔数７〕
ωｃ＜〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ (１)
〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離を示す。〕
を満足する範囲に制御されるように、減速比が設定されている。

図１０は、図９の処理ユニットを含む基板処理装置の主要部の電気的構成を説明するブロック図である。
基板処理装置１は、制御装置３を含む。制御装置３は、マイクロコンピュータを備え、所定の制御プログラムに従って基板処理装置１に備えられた制御対象を制御する。より具体的には、制御装置３は、プロセッサ（ＣＰＵ）３Ａと、制御プログラムが記憶されたメモリ３Ｃとを含み、プロセッサ３Ａが制御プログラムを実行することによって、基板処理のための様々な制御を実行するように構成されている。特に、制御装置３は、ノズル移動機構１２、チャックピン開閉機構２９、スピンモータ１１、カップ昇降機構１８、アーム駆動機構２３、バルブ類１４，２７，２８を制御するようにプログラムされている。

上記変形例の処理ユニット２によれば、スピンモータ１１を駆動することにより、基板Ｗを、回転軸線Ａ１まわりに所定の回転速度ωｗで回転させると、カップ６を、上記基板Ｗの回転速度ωｗに対して所定の減速比で減速して、式(１)を満足する回転速度ωｃで回転させることができる。また、処理に応じて基板Ｗの回転速度ωｗを変化させても、カップ６の回転速度ωｃは、所定の減速比を維持して、常に式(１)を満足しながら変化する。したがって、カップ６の筒状部６ａの内壁に液滴が衝突する際の衝撃を低減して、ミストの発生や液滴の跳ね返りを抑制できる。

以上、この発明の一実施形態および変形例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、リンス液による処理に先立って、フッ酸等の薬液を供給して、基板の上面を処理する工程を含んでいてもよい。その場合には、薬液の処理に適した基板の回転速度ωｗと、式(１)または式(２)を満足するカップの回転速度ωｃとを設定すればよい。

また基板は、上面側がデバイス形成面であって、当該デバイス形成面を処理液で処理するために、本発明の基板処理を実施してもよい。その場合、基板の上面を洗浄するために、液滴状の処理液をスプレーノズルから基板の上面に吹き付ける洗浄処理をしてもよいし、場合によっては、ブラシ洗浄を実施してもよい。
また、本発明の基板処理では、基板Ｗの回転に伴って基板Ｗから側方に排出された処理液の液滴が、カップ６の筒状部６ａの内壁に衝突する際の衝撃を低減して、基板Ｗのパーティクルの原因となるミストの発生や液滴の跳ね返りを抑制するために、カップ６の回転速度ωｃを、前述した式(１)または式(２)を満足する範囲としていた。

しかし、基板処理の終了後には、たとえば、スピンチャック４にダミーの基板を保持して回転させるとともに、基板の上面にリンス液を供給しながら、カップ６を、基板の回転速度より高速で回転させたり、逆にカップ６を停止したり、あるいは基板Ｗと逆方向にカップ６を回転させたりして、基板Ｗから側方に排出された液滴がカップ６の筒状部の内壁に衝突する際の衝撃を高めるなどして、カップ６の内壁に付着した汚れなどを落としたりすることも可能である。

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できる。

１ 基板処理装置
２ 処理ユニット
３ 制御装置
３Ｂ 排出角度テーブル
４ スピンチャック（基板保持ユニット）
５ リンス液供給ノズル（処理液供給ユニット）
６ カップ
７ カップモータ（カップ回転ユニット）
７ａ 回転軸（カップ回転ユニット）
８ スピンベース（基板保持ユニット）
９ チャックピン（基板保持ユニット）
１０ 回転軸（基板回転ユニット）
１１ スピンモータ（基板回転ユニット）
１５、１６、３０、３２、３３、３４ プーリ（カップ回転ユニット）
１７、３５、３６ ベルト（カップ回転ユニット）
１９ 洗浄ブラシ
２０ 洗浄ブラシ駆動機構（洗浄ブラシ駆動ユニット）
２１ 保護液供給ユニット
２２ 揺動アーム（洗浄ブラシ駆動ユニット）
２３ アーム駆動機構（洗浄ブラシ駆動ユニット）
２９ チャックピン開閉機構（基板保持ユニット）
３１ 回転軸（カップ回転ユニット）
Ａ１ 回転軸線
Ｗ 基板
θ 排出角度
ωｃ カップの回転速度
ωｗ 基板の回転速度
ｒ 基板の半径
ｄ 基板とカップとの径方向の距離

Claims (8)

1. 複数のチャックピンを、基板の外周部に接触させて、前記基板を水平に保持する基板保持工程と、
   前記複数のチャックピンを、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させることにより、上面に処理液を保持している前記基板を、前記回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、
   前記基板回転工程と並行して、前記基板の側方を取り囲む筒状部を含むカップを、前記回転軸線まわりに前記基板と同方向に回転させながら、前記基板の回転に伴って当該基板から側方に排出される処理液を、前記カップに受け止めさせる受液工程と、
   前記受液工程と並行して、前記カップの回転速度ωｃを、前記基板の回転速度ωｗに対して式(１)：
   〔数１〕
   ωｃ＜〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ (１)
   〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離を示す。〕
   を満足する範囲に制御するカップ回転速度制御工程と、
   を含む基板処理方法。
2. 前記カップ回転速度制御工程では、前記カップの回転速度ωｃを、前記基板の回転速度ωｗに対して式(２)：
   〔数２〕
   ωｃ＝〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ・ｃｏｓθ (２)
   〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離、θは、前記基板の外周縁の接線方向に対して、前記処理液の排出方向がなす排出角度（９０°＞θ＞０°）を示す。〕
   を満足する範囲に制御する請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記基板回転工程は、前記基板を回転させながら、前記基板の上面の外周部に洗浄ブラシを接触させて、当該外周部を洗浄するブラシ洗浄工程を含む請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記基板の処理内容に応じた、当該基板の回転速度ωｗを含む複数の基板情報と、前記複数の基板情報にそれぞれ対応する複数の排出角度θと、を含む排出角度テーブルを記憶する記憶工程と、
   前記排出角度テーブルから、前記基板情報に対応する前記排出角度θを選択する排出角度選択工程と、
   をさらに含み、前記カップ回転速度制御工程は、前記回転速度ωｗを含む前記基板情報、および当該基板情報に基づいて前記排出角度選択工程で選択された前記排出角度θをもとに、前記カップの回転速度ωｃを、前記式(２)を満足する範囲に制御する工程である請求項２または３に記載の基板処理方法。
5. 複数のチャックピンを備え、前記複数のチャックピンを、基板の外周部に接触させて、前記基板を水平に保持する基板保持ユニットと、
   前記基板保持ユニットで水平に保持した前記基板を、当該基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転ユニットと、
   前記基板の上面に、処理液を供給するための処理液供給ユニットと、
   前記基板を取り囲む筒状部を含み、前記基板から側方に排出される処理液を受け止める環状のカップと、
   前記カップを、前記回転軸線まわりに回転させるカップ回転ユニットと、
   前記基板回転ユニット、前記処理液供給ユニット、および前記カップ回転ユニットを制御する制御装置とを含み、
   前記制御装置は、前記複数のチャックピンを、前記基板の外周部に接触させて、前記基板を水平に保持する基板保持工程と、前記複数のチャックピンを、前記回転軸線まわりに回転させることにより、上面に処理液を保持している前記基板を、前記回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程と並行して、前記カップを、前記回転軸線まわりに前記基板と同方向に回転させながら、前記基板の回転に伴って当該基板から側方に排出される処理液を、前記カップに受け止めさせる受液工程と、前記受液工程と並行して、前記カップの回転速度ωｃを、前記基板の回転速度ωｗに対して式(１)：
   〔数３〕
   ωｃ＜〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ (１)
   〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離を示す。〕
   を満足する範囲に制御するカップ回転速度制御工程とを実行する、基板処理装置。
6. 前記制御装置は、前記カップ回転速度制御工程において、前記カップの回転速度ωｃを、前記基板の回転速度ωｗに対して式(２)：
   〔数４〕
   ωｃ＝〔ｒ／（ｒ＋ｄ）〕^２・ωｗ・ｃｏｓθ (２)
   〔式中、ｒは基板の半径、ｄは基板とカップとの径方向の距離、θは、前記基板の外周縁の接線方向に対して、前記処理液の排出方向がなす排出角度（９０°＞θ＞０°）を示す。〕
   を満足する範囲に制御する請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記基板の上面に接触させて当該上面を洗浄するための洗浄ブラシと、
   前記洗浄ブラシを駆動するための洗浄ブラシ駆動ユニットと、
   をさらに含み、
   前記制御装置は、前記基板回転工程において、前記基板を回転させながら、前記基板の上面の外周部に、前記洗浄ブラシを接触させて、当該外周部を洗浄するブラシ洗浄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. 前記制御装置は、
   前記基板の処理内容に応じた、当該基板の回転速度ωｗを含む複数の基板情報と、前記複数の基板情報にそれぞれ対応する複数の排出角度θと、を含む排出角度テーブルを記憶する記憶装置と、
   前記排出角度テーブルから、前記基板情報に対応する前記排出角度θを選択する排出角度選択部とを含み、
   前記カップ回転速度制御工程において、前記回転速度ωｗを含む前記基板情報、および当該基板情報に基づいて前記排出角度選択工程で選択された前記排出角度θをもとに、前記カップの回転速度ωｃを、前記式(２)を満足する範囲に制御する請求項６または７に記載の基板処理装置。

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