JP2004235234A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の端面以外の基板表面の処理不良を低減する。
【解決手段】未処理のウエハＷは、３個の支持部材１２の支持面１２２Ａ上に載置される。その後、挟持部材１３が軸部１３１を中心に回転し、挟持部材１３によってウエハＷが挟持される。この過程において、挟持部１３３の下傾斜面１３６ＢがウエハＷの端面の下面側端縁に当接し、その後、挟持部材１３がさらに回転すると、ウエハＷの端面の下面側端縁が下傾斜面１３６Ｂ上を滑り上がる。そして、ウエハＷの端面の上面側端縁が挟持部１３３の上傾斜面１３６Ａに当接し、ウエハＷの端面が上傾斜面１３６Ａおよび下傾斜面１３６Ｂによって上下から挟まれた状態になる。これにより、支持部材１２上に載置されたウエハＷは、３個の挟持部材１３に挟持されて持ち上げられ、支持部材１２によるウエハＷの支持位置よりも上方の位置でほぼ水平に保持される。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板を処理するための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、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、フォトマスク用基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、基板に対して処理液を用いた表面処理が施される。たとえば、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置では、基板をほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャックが備えられていて、このスピンチャックに保持された基板が水平面内で回転され、その一方で、回転中の基板の表面に処理液が供給されることにより、基板の表面に処理液による処理が施される。
【０００３】
スピンチャックの構成は、たとえば、本願出願人の先願に係る下記特許文献１に開示されている。下記特許文献１に開示された装置は、図７に示すように、鉛直方向に沿う回転軸線まわりに回転される回転台９１と、この回転台９１上に等角度間隔で配置された６本のピン９２，９３とを備えている。１本おきに配置されたピン９２は、基板の一例としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの下面の周縁部を受ける段部９２１と、ウエハＷの端面（周端面）に対向してウエハＷの移動を規制する規制面９２２とを有する固定ピンであり、残余の１本おきのピン９３は、鉛直軸まわりに回転可能な可動チャックピンである。可動チャックピン９３は、ウエハＷの下面の周縁部を受ける段部９３１と、ウエハＷの端面に当接して、固定ピン９２と協働してウエハＷを挟持する挟持面９３２と、ウエハＷの端面に所定間隔を空けた状態で対向する規制面とを有している。３本の固定ピン９２の段部９２１および３本の可動チャックピン９３の段部９３１でウエハＷを下方から支持した状態で、可動チャックピン９３を回動させて、ウエハＷの端面に挟持面９３２または規制面を切り替えて対向させることにより、ウエハＷを挟持したり、ウエハＷの挟持を弛めたりすることができる。
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−２３５４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構成では、ウエハＷに処理が施されている間、ウエハＷの下面の周縁部に固定ピン９２の段部９２１および可動チャックピン９３の段部９３１が接触しているので、ウエハＷ表面との各接触部分において、処理液が十分に供給されないことによる処理不良を生じる。
そこで、この発明の目的は、基板の端面以外の基板表面の処理不良を低減する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。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）の表面に対して処理液による処理を施すための基板処理装置であって、基板を載置するための載置部（１２２；１３７）と、この載置部に載置された基板の端面を挟持して、基板を上記載置部から離間させて保持する複数の挟持部材（１３）と、この複数の挟持部材に挟持された基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段（２，３）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【０００７】
上記基板処理装置が基板を回転させつつ処理するものである場合、請求項２記載のように、上記基板処理装置は、上記複数の挟持部材に挟持された基板の表面にほぼ直交する軸線まわりに回転する回転台（１１）をさらに含み、上記載置部および複数の挟持部材は、上記回転台上に設けられていてもよい。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００８】
上記の構成によれば、処理対象の基板は、複数の挟持部材によって端面が挟持されて、載置部から離間された状態で、処理液供給手段から供給される処理液による処理を受ける。このとき、基板の端面以外の面（基板がほぼ水平な姿勢で保持されている場合、基板の上面および下面）には、基板を保持するための部材が何も接触していないので、その基板の端面以外の面で処理液の供給不足による処理不良を生じるおそれがない。
【０００９】
よって、上記載置部は、請求項３記載のように、基板の周縁部に接触して、その基板を載置状態で支持するものであることが好ましく、さらには請求項４に記載のように、基板の端面に下方から接触する傾斜した傾斜載置部（１２２Ａ）を有しているものであることがより好ましい。ここで、この傾斜載置部とは、水平に対して傾斜した載置面（平面または曲面）であってもよいし、傾斜した稜線部であってもよい。すなわち、ウエハＷの端面に斜め下方から接触するような形状であればよい。
【００１０】
上記挟持部材は、基板の端面に下方から接触する傾斜面と、この傾斜面の上端縁から鉛直上方に立ち上がった当接面とを有し、その当接面を基板の端面に当接させて、他の挟持部材と協働して基板を挟持するものであってもよいが、請求項５記載のように、上記挟持部材は、基板の端面の上面側端縁および下面側端縁に接触する断面Ｖ字状（基板の内方に向かって開いたＶ字形状）の溝（１３６）を有しているものであることが好ましい。このような断面Ｖ字状の溝を挟持部材が有していれば、挟持部材は、基板端面の両端縁に接触して基板を保持することになるから、基板を安定して保持することができるうえに、基板の端面においても処理液の供給不足による処理不良を生じるおそれがなく、基板の表面全域に処理液による処理を良好に施すことができる。
【００１１】
また、載置部は基板を載置することができ、挟持部材は基板を挟持することができれば、載置部および挟持部材は、それぞれ２個以上の任意の個数だけ設けられるとよいが、基板表面における載置部および挟持部材の接触部分をなるべく少なくするという観点からは、請求項６記載のように、上記載置部および挟持部材は３個ずつ設けられていることが好ましい。
請求項７記載の発明は、基板（Ｗ）の表面に対して処理液による処理を施すための方法であって、処理対象の基板を載置部（１２２，１３７）に載置する工程と、上記載置部に載置された基板の端面を複数の挟持部材で挟持して、基板を上記載置部から離間させて保持する工程と、上記複数の挟持部材（１３）に挟持された基板の表面に処理液を供給する工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【００１２】
この方法によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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構成を図解的に示す側面図である。この基板処理装置は、基板の一例であるウエハＷを１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置であって、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、このスピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に処理液を供給する上面処理液ノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面に処理液を供給する下面処理液ノズル３とを備えている。
【００１４】
ウエハＷに対する処理は、処理液（薬液または純水）を用いた処理であれば、たとえば、エッチング液を用いて、ウエハＷの表面（上面、下面および端面）の全域または周縁部から不要な薄膜を除去するエッチング処理であってもよいし、洗浄液を用いて、ウエハの表面の全域または周縁部からパーティクルや各種金属不純物などの不要物を除去する洗浄処理であってもよい。
スピンチャック１は、鉛直方向に沿って配置された中空の回転軸４の上端にほぼ水平に固定されている。回転軸４は、回転駆動機構５によって、ほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに回転駆動されるようになっている。
【００１５】
回転軸４の内部には、下面処理液ノズル３と連通する処理液供給管６が挿通されており、この処理液供給管６には、図示しない処理液供給源からの処理液が処理液供給バルブ７を介して供給されるようになっている。一方、上面処理液ノズル２には、図示しない処理液供給源からの処理液が処理液供給バルブ８を介して供給されるようになっている。
この構成により、スピンチャック１にウエハＷを保持させ、スピンチャック１を回転駆動機構５で回転させつつ、その回転中のウエハＷに向けて、上面処理液ノズル２および／または下面処理液ノズル３から処理液を供給する。これにより、ウエハＷに対して処理液による処理を施すことができる。
【００１６】
図２は、スピンチャック１の構成を説明するための平面図である。スピンチャック１は、円盤状のスピンベース１１を備え、このスピンベース１１の上面の周縁部には、たとえば、周方向にほぼ等間隔で（スピンチャック１の回転軸線を中心としてほぼ等角度間隔で）、それぞれ３個の支持部材１２および挟持部材１３が交互に配置されている。
支持部材１２は、スピンチャック１に対するウエハＷの受け渡し時に、ウエハＷが載置されて、そのウエハＷを下方から支持するものであり、スピンベース１１の上面に固定されている。
【００１７】
挟持部材１３は、ウエハＷの処理時に、他の挟持部材１３と協働してウエハＷを挟持して、支持部材１２によるウエハＷの支持位置よりも上方の位置でウエハＷを保持するものであり、スピンベース１１の上面にほぼ直交する軸線まわりに回動自在に取り付けられている。
３個の挟持部材１３のうちの１個の挟持部材１３Ａには、レバー１４が一体的に設けられている。また、スピンベース１１の内部は、中空になっていて、その内部空間には、３個の挟持部材１３を連動させるためのリンク機構１５が収容されている。リンク機構１５には、図示しない付勢手段（たとえば、コイルばね）から付勢力が付与されており、この付勢力によって、挟持部材１３は、ウエハＷを挟持する方向に弾性的に付勢されている。これにより、レバー１４に外力が加えられていない状態において、３個の挟持部材１３は、ウエハＷの端面に当接して、そのウエハＷを挟持することができる。そして、レバー１４をスピンチャック１の外方から押して、レバー１４をリンク機構１５に付与されている付勢力に抗して回転させると、リンク機構１５の働きにより、３個の挟持部材１３が連動し、それぞれがウエハＷの端面から離間して、３個の挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除される。
【００１８】
なお、この実施形態では、それぞれ３個の支持部材１２および挟持部材１３をスピンベース１１上に交互に設けた構成を取り上げているが、支持部材１２はウエハＷを支持することができ、挟持部材１３はウエハＷを挟持することができれば、支持部材１２および挟持部材１３の個数は、それぞれ２個であってもよいし、４個以上であってもよい。さらに、支持部材１２の個数と挟持部材１３の個数とが同数である必要はないし、スピンベース１１上で支持部材１２と挟持部材１３とが交互に配置されている必要もない。
【００１９】
図３は、支持部材１２の構成を説明するための側面図である。支持部材１２は、スピンベース１１の上面に固定された固定ベース部１２１と、この固定ベース部１２１上に突出して設けられた載置部１２２とを備えている。
載置部１２２は、スピンチャック１の回転軸線に近づくほど下方に傾斜した第１傾斜面１２２Ａと、この第１傾斜面１２２Ａの上端縁に連続しており、第１傾斜面１２２Ａよりも急勾配でスピンチャック１の回転軸線に近づくほど下方に傾斜した第２傾斜面１２２Ｂとを有している。第１傾斜面１２２Ａは、ウエハＷの端面の下面側端縁（端面下端縁）が載置されて、他の支持部材１２の第１傾斜面１２２ＡとともにウエハＷの端面下端縁を下方からを支持する支持面である。また、第２傾斜面１２２Ｂは、図示しない搬送ロボットハンドによって搬入されるウエハＷの端面下端縁を支持面（第１傾斜面）１２２Ａ上に案内するための案内面であり、この案内面１２２Ｂが設けられていることによって、ウエハＷが載置部１２２上の上端に引っかかって斜めに載置（支持）されたり、ウエハＷが支持面１２２Ａ上に上手く載置されずに脱落したりすることを防止できる。
【００２０】
なおこの実施形態では、上記第１傾斜面１２２Ａは平面となっているが、曲面であってもよい。あるいは、傾斜した面ではなく、傾斜した稜線でウエハＷを支持するようになっていてもよい。
図４は、挟持部材１３の構成を説明するための側面図である。挟持部材１３は、スピンベース１１の上面を貫通して、スピンベース１１に回転自在に支持された軸部１３１と、この軸部１３１の上端に連結されたベース部１３２と、ベース部１３２の上面において軸部１３１の中心軸線（挟持部材１３の回転軸線）からずれた位置に設けられた挟持部１３３とを備えている。
【００２１】
ベース部１３２は、平面視において、軸部１３１の中心軸線を中心とする円形状に形成された円形部分１３４と、円形部分１３４の周縁の一部から突出して形成された突出部分１３５とを含み、この突出部分１３５上に、挟持部１３３が設けられている。挟持部１３３は、大略的に四角柱状に形成されており、その側面１３３Ａの一部に、ウエハＷの端面の上面側端縁および下面側端縁に当接する断面Ｖ字状のＶ溝１３６を有している。Ｖ溝１３６は、挟持部１３３の上端縁から下方ほど挟持部材１３の内側へと入り込むように傾斜した上傾斜面１３６Ａと、この上傾斜面１３６Ａの下端縁と挟持部１３３の側面１３３Ａとを接続し、その側面１３３Ａに近づくほど下方に傾斜した下傾斜面１３６Ｂとで構成されている。このようなＶ溝１３６を有する挟持部１３３は、上傾斜面１３６ＡがウエハＷの端面の上面側端縁（端面上端縁）に当接し、下傾斜面１３６ＢがウエハＷの端面下端縁に当接して、ウエハＷの端面を上傾斜面１３６Ａおよび下傾斜面１３６Ｂで上下から挟んだ状態で、他の挟持部材１３の挟持部１３３と協働してウエハＷを挟持することができる。
【００２２】
図５は、スピンチャック１にウエハＷが保持される際の様子を図解的に示す図である。処理対象（未処理）のウエハＷが搬送ロボットハンドからスピンチャック１に受け渡されるとき、たとえば、図示しないレバー操作部材でレバー１４が押されて、３個の挟持部材１３の挟持部１３３は、ウエハＷの受け渡しの妨げにならないように、ウエハＷを挟持するときの位置よりもスピンチャック１の回転軸線から離れる方向に退避している。この状態で、搬送ロボットハンドによって、ウエハＷが３個の支持部材１２の支持面１２２Ａ上に載置される。
【００２３】
ウエハＷが支持部材１２の支持面１２２Ａ上に載置された状態では、図５（ａ）に示すように、ウエハＷの端面は挟持部材１３の挟持部１３３に接触しておらず、また、ウエハＷの端面は挟持部１３３の下傾斜面１３６Ｂの中腹部分に対向している。
その後、レバー操作部材がレバー１４から退避されると、リンク機構１５に付与されている付勢力によって、挟持部材１３が軸部１３１を中心に回転し、挟持部材１３によってウエハＷが挟持される。挟持部材１３が回転して挟持状態に変位する過程において、挟持部１３３の下傾斜面１３６ＢがウエハＷの端面下端縁に当接し、この後、挟持部材１３がさらに回転すると、ウエハＷの端面下端縁が下傾斜面１３６Ｂ上を滑り上がる。そして、ウエハＷの端面上端縁が挟持部１３３の上傾斜面１３６Ａに当接し、ウエハＷの端面が上傾斜面１３６Ａおよび下傾斜面１３６Ｂによって上下から挟まれた状態になると、挟持部材１３はそれ以上には回転せず、リンク機構１５に付与されている付勢力は、３個の挟持部材１３がウエハＷを挟持する力として利用される。これにより、図５（ｂ）に二点鎖線で示すように、支持部材１２上に載置されたウエハＷは、３個の挟持部材１３に挟持されて持ち上げられ、支持部材１２によるウエハＷの支持位置よりも上方の位置でほぼ水平に保持される。
【００２４】
こうしてウエハＷが挟持部材１３に挟持されると、スピンチャック１が回転駆動され、スピンチャック１とともに回転しているウエハＷに対して、上面処理液ノズル２および／または下面処理液ノズル３から処理液が供給される。このとき、支持部材１２は、図５（ｃ）に示すように、ウエハＷの下面に接触しておらず、また、挟持部材１３は、ウエハＷの端面上端縁および端面下面縁でウエハＷに接触しているから、ウエハＷの表面全域に処理液が隈無く行き渡り、ウエハＷの表面全域に処理液による処理を良好に施すことができる。ウエハＷの表面に対して処理液による十分な処理が行われると、必要に応じて、処理液の供給を停止した後に、スピンチャック１を高速回転させて、ウエハＷの表面に付着している処理液を遠心力で振り切って乾燥させる処理が行われる。
【００２５】
ウエハＷに対する処理が完了すると、レバー操作部材によってレバー１４が押されて、挟持部材１３によるウエハＷの挟持状態が解除される。この過程において、ウエハＷの端面下端縁が下傾斜面１３６Ｂ上を滑り降り、処理済みのウエハＷは、３個の支持部材１２の支持面１２２Ａ上に再び載置される。このとき、支持部材１２の支持面１２２Ａは、ウエハＷの端面下端縁に当接し、ウエハＷの下面には接触しないので、処理済みのウエハＷの下面を汚染するおそれがない。その後、処理済みのウエハＷは、搬送ロボットハンドによってスピンチャック１から受け取られて、この基板処理装置から搬出されていく。
【００２６】
以上のように、この実施形態によれば、ウエハＷの表面全域に処理液による処理を良好に施すことができ、また、スピンチャック１と搬送ロボットハンドとの間でのウエハＷの受け渡しの際に、ウエハＷの下面が汚染されるおそれがない。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、挟持部材１３とは別に支持部材１２を設けて、スピンチャック１と搬送ロボットハンドとの間でのウエハＷの受け渡しのときには、その支持部材１２上にウエハＷを載置するようにしているが、ウエハＷの受け渡し時にウエハＷを載置するための載置部は、挟持部材１３と一体的に設けてもよい。たとえば、図６に示すように、ベース部１３２の上面に、ほぼ円錐形状の頂部を有する載置部１３７をその中心軸線が軸部１３１の中心軸線と一致するように設けて、スピンチャック１と搬送ロボットハンドとの間でのウエハＷの受け渡しのときには、その載置部１３７上にウエハＷを載置するようにしてもよい。この場合、載置部１３７の高さは、載置部１３７上に載置されたウエハＷの端面が挟持部１３３の下傾斜面１３６Ｂの中腹部分に対向するように設定される。この図６に示す構成によっても、ウエハＷの処理時には、ウエハＷの下面に接触する部材はないから、ウエハＷの表面全域に処理液を隈無く行き渡らせることができ、ウエハＷの表面全域に処理液による処理を良好に施すことができる。
【００２７】
また、上記の実施形態では、処理対象の基板の一例としてウエハＷを取り上げたが、処理対象の基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板などの他の種類の基板であってもよい。
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す側面図である。
【図２】スピンチャックの構成を説明するための平面図である。
【図３】支持部材の構成を説明するための側面図である。
【図４】挟持部材の構成を説明するための側面図である。
【図５】スピンチャックにウエハが保持される際の様子を図解的に示す図である。
【図６】挟持部材に載置部を一体的に設けた構成について説明するための側面図である。
【図７】従来のスピンチャックの構成を図解的に示す側面図である。
【符号の説明】
１ スピンチャック
２ 上面処理液ノズル
３ 下面処理液ノズル
１１ スピンベース
１２ 支持部材
１３ 挟持部材
１２１ 固定ベース部
１２２ 載置部
１２２Ａ 支持面
１２２Ｂ 案内面
１３１ 軸部
１３２ ベース部
１３３ 挟持部
１３６ Ｖ溝
１３６Ａ 上傾斜面
１３６Ｂ 下傾斜面
１３７ 載置部
Ｗ ウエハ

Claims (7)

1. 基板の表面に対して処理液による処理を施すための基板処理装置であって、
   基板を載置するための載置部と、
   この載置部に載置された基板の端面を挟持して、基板を上記載置部から離間させて保持する複数の挟持部材と、
   この複数の挟持部材に挟持された基板の表面に処理液を供給する処理液供給手段と
   を含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 上記複数の挟持部材に挟持された基板の表面にほぼ直交する軸線まわりに回転する回転台をさらに含み、
   上記載置部および複数の挟持部材は、上記回転台上に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 上記載置部は、基板の周縁部に接触して、その基板を載置状態で支持するものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 上記載置部は、基板の端面に下方から接触する傾斜した傾斜載置部を有しているものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 上記挟持部材は、基板の端面の上面側端縁および下面側端縁に接触する断面Ｖ字状の溝を有しているものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 上記載置部および挟持部材が３個ずつ設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 基板の表面に対して処理液による処理を施すための方法であって、
   処理対象の基板を載置部に載置する工程と、
   上記載置部に載置された基板の端面を複数の挟持部材で挟持して、基板を上記載置部から離間させて保持する工程と、
   上記複数の挟持部材に挟持された基板の表面に処理液を供給する工程と
   を含むことを特徴とする基板処理方法。

Images