JP2016143719A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

基板処理装置および基板処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】一台の処理ユニットをその構造を複雑化することなく、複数種類の処理で共用する。【解決手段】基板（Ｗ）の下面に対面する第１平板部（３１１Ａ）を有するとともに第１平板部と基板との間隔が第１間隔（ＨＡ）となるように基板を保持する第１保持プレート（３１Ａ）と、基板の下面に対面する第２平板部（３１１Ｂ）を有するとともに第２平板部と基板との間隔が第２間隔（ＨＢ）となるように基板を保持する第２保持プレート（３１Ｂ）を準備する。行う処理に応じて、第１保持プレートおよび第２保持プレートのいずれか一方を、基板の下面に対して流体を供給する流体供給部（４０１，４０２，４０３，４０４）と基板を回転させるための回転軸（３２）とを有する軸機構の回転軸に装着する。流体供給部から基板の下面に流体を供給しながら、基板を処理する。【選択図】図３

Description

本発明は、基板の下面に流体を供給しながら基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ等の基板を水平姿勢で鉛直軸線周りに回転させながら、当該基板の上向きの表面に処理液を供給して液処理を行う工程が含まれる。基板の表面に対して液処理を行うときに、これと同時に、基板の下向きの裏面にも処理液を供給して基板の裏面に対しても液処理を行うことがある。また、基板の表面に対して液処理を行うときに、基板の表面に供給された処理液が裏面側に回り込むことを防止するため、若しくは、基板の裏面に汚染物質が付着することを防止するため、若しくは基板の裏面側空間の酸素濃度を低下させるために、基板の裏面に窒素ガス等のガスを供給することがある。
基板の裏面にガスを供給するときには、少流量のガスにより上記の目的を達成できるように、基板の下方に形成される空間は狭いことが好ましい。一方、基板の裏面に処理液を供給するとき、基板の裏面にガスを供給するときと空間の広さを同じにすることは好ましいことではない。このときには、基板の裏面中央部に供給した処理液が基板裏面上を通って基板周縁部までスムースに流れることができるように、基板の下方に形成される空間は相対的に広くすることが好ましい。
基板処理システムのユーザーにとって、一台の基板処理ユニットを複数種類の処理で共用できることは、装置コストおよびフットプリントの低減の両方の観点から非常に望ましいことである。
特許文献１に記載されているように、昇降可能であってかつ基板保持部材と一緒に回転する円板状部材を基板の下方に設け、基板と円板状部材との間の間隔を調整することにより、上記の要求に部分的に答えることができるかもしれない。しかし、円板状部材を昇降させるための昇降駆動機構を回転体である基板保持部材に組み込むことは、基板処理ユニットの構造を複雑にし、回転体の重量増、回転アンバランスが生じやすくなる、パーティクル発生源が増える等といった不具合の原因となる。
特開２００２−２７０５６３号公報
本発明は、一台の処理ユニットをその構造を複雑化することなく、複数種類の処理で共用しうる技術を提供することを目的としている。
本発明の一実施形態によれば、 基板の下面に対して流体を供給する流体供給部と、基板を回転させるための回転軸と、前記回転軸に設けられ、前記基板の下面に対面する第１平板部を有するとともに前記第１平板部の上面と基板の下面との鉛直方向間隔が第１間隔となるように基板を保持する第１保持プレートおよび前記基板の下面に対面する第２平板部を有するとともに前記第２平板部の上面と基板の下面との鉛直方向間隔が第１間隔よりも大きい第２間隔となるように基板を保持する第２保持プレートを選択的に接続する接続部と、を備えた基板処理装置が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、基板の下面に対面する第１平板部を有するとともに前記第１平板部の上面と基板の下面との間隔が第１間隔となるように基板を保持する第１保持プレートと、基板の下面に対面する第２平板部を有するとともに前記第２平板部の上面と基板の下面との間隔が前記第１間隔よりも大きい第２間隔となるように基板を保持する第２保持プレートと、を準備することと、前記第１保持プレートおよび前記第２保持プレートのいずれか一方を、基板を回転させるための回転軸に装着することと、 基板の下面に対して流体を供給する流体供給部から前記基板の下面に流体を供給しながら、前記基板を処理することと、を備えた基板処理方法が提供される。
上記の実施形態によれば、一台の処理ユニットをその構造を複雑化することなく、複数種類の処理で共用することができる。
本発明の一実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す平面図である。 処理ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 回転軸に第１保持プレートを装着した状態を示す縦断面図である。 回転軸に第１保持プレートを装着した状態を示す平面図である。 回転軸に第２保持プレートを装着した状態を示す縦断面図である。 回転軸に第２保持プレートを装着した状態を示す平面図である。 ウエハ昇降機構及びウエハ把持機構を示す斜視図である。 ウエハ昇降機構及びウエハ把持機構の動作を説明するための概略側面図である。 ウエハ昇降機構及びウエハ把持機構の動作を説明するための概略側面図である。 ウエハ昇降機構及びウエハ把持機構の動作を説明するための概略側面図である。 保持プレートの収納部の一例を示す概略側面図である。 ウエハの下方空間の形状寸法を変更しうる構成の一例を示す縦断面図である。
以下に添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚のウエハＷを水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。
処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。
処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
次に、処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の概略構成を示す図である。
図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。
チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。
基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。
処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。
回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。
次に、図３〜図６を参照して、基板保持機構３０のうちの特に保持部３１と支柱部３２すなわち回転軸（以下「回転軸３２」と記載する。）の上部の構成について詳細に説明する。
回転軸３２の内部には鉛直方向に延びる空洞が形成されており、この空洞の内部には鉛直方向に延びる処理液供給管４０１が設けられている。本明細書において、回転軸３２及び処理液供給管４０１の組み合わせを「軸機構」とも呼ぶ。処理液供給管４０１の内部に処理液供給路４０２が設けられている。この処理液供給路４０２の上端部が、ウエハＷの裏面（下面）中央部に向けて処理液を吐出する処理液ノズル４０３を構成する。回転軸３２の内壁面と処理液供給管４０１の外壁面との間には、リング状の断面の空間が鉛直方向に延びており、この空間が、ウエハＷの裏面に向けてガス例えば窒素ガスを供給するガス供給路４０４となる。
処理液供給路４０２およびガス供給路４０４には、前記処理流体供給源７０（図２参照）の構成要素としての処理液供給機構７１及び処理ガス供給機構７２をそれぞれ介して、制御された流量で、処理液及び処理ガスが供給される。本実施形態の処理液供給機構７１は、ウエハＷの裏面洗浄用の薬液としてのＤＨＦ（希フッ酸）と、リンス液としてのＤＩＷ（純水）を選択的に処理液供給路４０２に供給することができるように構成されている。処理液供給機構７１は、各液体（ＤＨＦ、ＤＩＷ）の供給源と処理液供給路４０２とを接続する処理液ラインに介設された開閉弁および流量制御弁等を備えることができる。本実施形態の処理ガス供給機構７２は、ガス供給路４０４に窒素ガスを供給することができるように構成されている。処理ガス供給機構７２は、窒素ガスの供給源と処理ガス供給路４０４とを接続する処理ガスラインに介設された開閉弁および流量制御弁等を備えることができる。
処理液供給管４０１は、回転軸３２が回転しても回転しないように、回転軸３２から離れているか、あるいは回転軸３２に対して相対回転可能に軸受けを介して回転軸に支持されている。処理液供給管４０１が回転軸３２と一体的に回転する構成も採用可能である。本実施形態において、図２の処理流体供給部４０は、以上説明した、処理液供給管４０１、処理液供給路４０２、処理液ノズル４０３、ガス供給路４０４、後述の拡径部４０５等から構成されるが、本発明はこの構造に限定されるものではない。例えば、処理液供給路４０２と処理液ノズル４０３とを共通の１つの流体供給路として構成して、その吐出口を処理液ノズル４０３の位置に１つのみ設け、処理流体供給源７０及び処理液供給機構７１からの供給を切り替えるように動作させても良い。
基板保持機構３０の保持部３１は、回転軸３２の上部に着脱可能な第１保持プレート３１Ａまたは第２保持プレート３１Ｂから構成される。処理ユニット１６で実行しようとする処理に応じて、その処理に適した保持プレート（第１保持プレート３１Ａまたは第２保持プレート３１Ｂ）が回転軸３２の上部に装着される。第１保持プレート３１Ａは、ウエハＷの裏面側に（処理液を供給せずに）ガスを供給しながら、ウエハＷの表面に対して処理液を供給してウエハＷの表面を液処理する場合に用いることができる。一方、第２保持プレート３１Ｂは、ウエハＷの表面及び裏面の両方に処理液を供給してウエハＷの両面を液処理する場合に用いることができる。
図３および図４は回転軸の上部に第１保持プレート３１Ａを装着した状態を示す断面図及び平面図である。第１保持プレート３１Ａは、ウエハＷの裏面に対面する平板部３１１Ａを有する。平板部３１１Ａの上面３１１１は平坦である。平板部３１１Ａの外周縁部には、ウエハＷのベベル部に接触することによりウエハＷを支持するウエハ支持部３１２Ａが設けられている。平板部３１１Ａの内周縁部には、第１保持プレート３１Ａを回転軸３２に取り付けるための取付部３１３Ａが設けられている。
回転軸３２の上面３２１は、リング（円環）形状の中央領域３２２と、中央領域３２１の外側にあるリング形状の周縁領域３２３とを有している。上面３２１の中央領域３２２及び周縁領域３２３はそれぞれ水平面内に位置している。中央領域３２２は周縁領域３２３より高く、中央領域３２２と周縁領域３２３との間にはリング形状の鉛直壁３２４が形成されている。
第１保持プレート３１Ａの取付部３１３Ａの底面３１３１が周縁領域３２３に乗り、また、取付部３１３Ａの内周面３１３２が鉛直壁３２４と対面した（実質的に接触した）状態で、ネジ３３０により第１保持プレート３１Ａと回転軸３２とが互いに結合される。互いに対面して実質的に接触する内周面３１３２及び鉛直壁３２４により、両者の水平方向の相対的な位置決めがなされる。取付部３１３Ａには、ネジ３３０の雄ネジ部が螺合する雌ネジ付きの孔が形成されている。本明細書において、回転軸３２のうちの取付部３１３Ａが接続される部分を「接続部」とも呼ぶ。
処理液供給管４０１の上端に拡径部４０５が形成されており、この拡径部４０５はリング形状のガス供給路４０４の上端開口部を上方から完全に覆っている。このため、処理液ノズル４０３から吐出された処理液の一部が下方に落下しても、ガス供給路４０４内に侵入することはできない。また、拡径部４０５が設けられているため、ガス供給路４０４を流れてきたガスは、回転軸３２の上面３２１の中央領域３２２と拡径部４０５の下面との間の隙間から、半径方向外向きに水平方向にあるいは斜め上方に向けて吹き出す（図３において矢印Ｆで示した）。
第１保持プレート３１Ａの取付部３１３Ａには、内周面３１３２の上端から斜め上方に半径方向外側に向かって延びる円錐面形状の傾斜面３１３３が設けられている。ガスの流れＦは、傾斜面３１３３に案内されて平板部３１１Ａの上面３１１１とウエハＷの裏面との間の隙間に導かれる。
図４に示すように、ウエハ支持部３１２Ａには、後述するリフトピン５２０が設けられる位置に切除部３１２１が設けられ、また、後述する把持爪３４４が設けられる位置に切除部３１２２が設けられている。切除部３１２１，３１２２が設けられている位置以外において、ウエハ支持部３１２Ａは、第１保持プレート３１Ａの外周縁部に沿って円周方向に連続的に延びている。
ウエハ支持部３１２Ａは、半径方向外側にゆくに従って高くなるように傾斜した傾斜面３１２３を有している。ウエハ支持部３１２ＡがウエハＷを支持しているとき、傾斜面３１２３とウエハＷの周縁部のベベル部とが円周方向に沿って線接触する。つまり、傾斜面３１２３とベベル部との間が実質的にシールされた状態となる。ウエハＷの裏面とウエハ支持部３１２Ａとの間の空間（ウエハ下方空間）にガスを供給したときに、そのガスは、切除部３１２１，３１２２の近傍にある狭い隙間を介してのみウエハ下方空間から流出可能である。このため、ウエハ下方空間にガスを供給すると、ウエハ下方空間の内圧が高まるので、ウエハＷの外周縁部と第１保持プレート３１Ａの外周縁部との間から汚染物質を含む流体がウエハ下方空間に侵入することを防止することができる。
次に、第１保持プレート３１Ａに対するウエハＷの受け渡しに関与するウエハ昇降機構５２Ａおよび、第１保持プレート３１Ａに対するウエハＷの固定に関与するウエハ把持機構３４Ａについて、図４及び図７〜図１０を参照して説明する。ウエハ昇降機構５２Ａおよびウエハ把持機構３４Ａは、図面の簡略化のため、図３及び図５には表示されていない。
図４に概略的に示すように、第１保持プレート３１Ａの切除部３１２１に対応する位置にウエハ昇降機構５２Ａのリフトピン５２０が設けられ、また、切除部３１２２に対応する位置にウエハ把持機構３４Ａが設けられている。本実施形態では、３本のリフトピン５２０及び３個のウエハ把持機構３４Ａが設けられている。
ウエハ把持機構３４Ａは、第１保持プレート３１Ａの下面の周縁部から下方に突出する軸支持部３４１に支持された回転軸３４２に取り付けられた全体として概ねＬ字型の作動片３４３を有する。作動片３４３の一方の腕の先端にウエハＷを把持する把持爪３４４が設けられ、他方の腕の先端に被押圧部３４５が設けられている。なお、図４では、右上部のウエハ把持機構３４Ａのみ全構成要素が表示され、他のウエハ把持機構３４Ａは簡略化した箱として示されている。
回転軸３４２の周囲に設けられた図示しないバネにより、作動片３４３は、把持爪３４４の上端部が第１保持プレート３１Ａの半径方向内側へ向けて移動しようとするように付勢されている。この付勢力により、３つの把持爪３４４がウエハＷを横方向から挟み、径方向及び上方向に移動しないようにウエハＷを拘束することができる。保持位置にある把持爪３４４がウエハＷの端縁と係合している様子は図１０を参照されたい。
各作動片３４３の下方には、図示しない昇降機構により昇降可能な円環形状の押上板３５０が設けられている。押上板３５０を上昇させて被押圧部３４５を押すと、図示しないバネの弾性力に逆らって回転軸３４２周りに作動片３４３が旋回し、把持爪３４が第１保持プレート３１Ａの径方向外側へ向けて移動して解放位置に位置し、これによりウエハＷの保持が解除される（図９を参照）。
図７〜図１０に示すように、リフトピン５２０は切除部３１２１内を通って昇降する。 なお、図８〜図１０では、図面の見やすさのため、作動片３４３およびリフトピン５２０をそれぞれ一つずつ記載した。
リフトピン５２０の上端部には、第１保持プレート３１Ａの半径方向外側から内側へ向けて次第に低くなるように傾斜した案内面５２１および支持面５２２が形成されている。傾斜角度の大きな案内面５２１は、ウエハＷを適正な水平方向位置に案内する。
各リフトピン５２０の下部は、図示しない昇降駆動部（例えばエアシリンダ）により昇降可能な円環形状の共通の連結板（図示せず）に固定されている。このため、昇降駆動部により、全てのリフトピン５２０を同時に等距離だけ昇降させることができる。なお、リフトピン５２０の昇降動作を妨害しないように、第１保持プレート３１Ａが回転を停止するときには、常に切除部３１２１がリフトピン５２０の真上に位置するように、第１保持プレート３１Ａの回転角度位置が制御される。
基板搬送装置１７（図１参照）の搬送アーム(図８〜図１０には図示せず) が未処理のウエハＷを保持した状態で処理ユニット１６内に進入し、第１保持プレート３１Ａの上方位置にて停止する。次にリフトピン５２０が上昇して、搬送アームからウエハＷを受け取る。その後、搬送アームは処理ユニット１６から退出する。この時点において、把持爪３４４は解放位置に位置している。この状態が、図８に示されている。
その後、リフトピン５２０が下降してゆき、その過程において、ウエハＷがウエハ支持部３１２Ａ上に載置される（図９を参照）。次に、把持爪３４４が把持位置に移動し、ウエハＷを移動できないように拘束する（図１０を参照）。この状態で、ウエハＷを保持する第１保持プレート３１Ａを回転させながら、ウエハＷに処理流体を供給し、ウエハＷに予め定められた処理が施される。
ウエハＷの処理が終了すると、把持爪３４４が解放位置に移動し、リフトピン５２０がウエハ支持部３１２Ａ上にあったウエハＷを持ち上げ、処理ユニット１６内に進入してきた搬送アームにウエハＷを渡す。ウエハＷを受け取った搬送アームは処理ユニット１６外に退出する。
図５および図６は回転軸の上部に第２保持プレート３１Ｂを装着した状態を示す断面図及び平面図である。第２保持プレート３１Ａは、ウエハＷの裏面に対面する平板部３１１Ｂを有する。平板部３１１Ｂの上面は平坦である。平板部３１１Ｂの外周縁部には、ウエハＷのベベル部に接触することによりウエハＷを支持する複数のウエハ支持部３１２Ｂが設けられている。平板部３１１Ｂの内周縁部には、第２保持プレート３１Ｂを回転軸（支柱部）３２に取り付けるための取付部３１３Ｂが設けられている。
ウエハ支持部３１２Ｂには、第１保持プレート３１Ａの半径方向外側から内側へ向けて次第に低くなるように傾斜した案内面３１２３及び支持面３１２４が形成されている。傾斜角度の大きな案内面３１２３は、ウエハＷを水平方向に関して適正な位置に案内する役割を果たす。支持面３１２４はウエハＷのベベル部を支持する。
第１保持プレート３１Ａと同様に、取付部３１３Ｂの内周面３１３４が鉛直壁３２４と対面した（実質的に接触した）状態で、ネジ３３０’により第２保持プレート３１Ｂは回転軸３２に結合される。
第２保持プレート３１Ｂは第１保持プレート３１Ａに対して主として以下の点が異なる。
（相違点１）第２保持プレート３１Ｂにより保持されるウエハＷの下面と平板部３１１Ｂの上面３１１２との間の間隔ＧＢが、第１保持プレート３１Ａにより保持されるウエハＷの下面と平板部３１１Ａの上面３１１１との間の間隔ＧＡよりも大きい。このような間隔の相違は、取付部３１３Ａの高さＨＡと取付部３１３Ｂの高さＨＢの相違に由来する。ここで、高さＨＡ，ＨＢは、取付部３１３Ａ，３１３Ｂの下面３１３１，３１３２から取付部３１３Ａ，３１３Ｂの上面３１１１，３１１２までの距離を意味する。
（相違点２）ウエハ支持部３１２Ｂの周方向長さは、ウエハ支持部３１２Ａの周方向長さよりも大幅に短い。
なお、第２保持プレート３１Ｂに設けられるウエハ把持機構３４Ｂは第１保持プレート３１Ａに設けられるウエハ把持機構３４Ａと完全に同一ではないが、両者の相違は前述した間隔ＧＡ，ＧＢの相違に伴い軸支持部３４１及び作動片３４３の位置あるいは寸法が若干異なることであり、両者の基本的構造及び動作原理は同じである。また、第２保持プレート３１Ｂとリフトピン５２０との間のウエハＷの受け渡しは、第１保持プレート３１Ａとリフトピン５２０との間のウエハＷの受け渡しと同様にして行われる。
上記の相違点１，２により、処理液ノズル４０３から第２保持プレート３１Ｂに保持されて回転するウエハＷの下面中央部に処理液が吐出されたとき、大きな間隔ＧＢがあるため、処理液はウエハＷ下面に沿って半径方向外側に流れ、ウエハＷの外周縁から外方に飛散することができる。処理液ノズル４０３から第１保持プレート３１Ａに保持されて回転するウエハＷの下面中央部に処理液が吐出されたときには、間隔ＧＡが小さいため、処理液をウエハＷ下面に沿って半径方向外側に流すことは困難である。一方で、第２保持プレート３１Ｂを用いた場合、第１保持プレート３１Ａを用いた場合のように、保持プレート上面とウエハＷ下面との間のウエハ下方空間の内圧を高めてウエハ下方空間に外方からのガスの流入を防止することは困難である。
このような機能的な相違により、第１保持プレート３１Ａおよび第２保持プレート３１Ｂの用途は異なる。第１保持プレート３１Ａに適した用途の一例としては、ウエハＷ表面のスクラブ洗浄処理がある。第２保持プレート３１Ｂに適した用途の一例としては、表裏面同時薬液洗浄処理がある。
第１保持プレート３１Ａを用いたウエハＷ表面（デバイス形成面）のスクラブ洗浄処理について簡単に説明する。第１保持プレート３１Ａにより保持されたウエハＷを鉛直軸線周りに回転させた状態で、ウエハＷに洗浄液例えば純水を供給しながら、鉛直軸線周りに自転するブラシ１００（図３参照）をウエハＷの表面に接触させつつウエハＷの表面に沿って移動させ、スクラブ洗浄工程を行う。このとき、洗浄液である純水はブラシ１００から供給してもよいし、ノズル４２から供給してもよい。スクラブ洗浄工程の終了後、ウエハＷを引き続き回転させながら、ノズル４２からリンス液としての純水をウエハＷの表面に供給し、リンス工程を行う。リンス工程の終了後、ノズルからのリンス液の供給を停止し、ウエハＷを引き続き回転させながら（好ましくは回転数を増し）、ウエハＷ上に残存するリンス液を振り切って除去する乾燥工程を行う。
上記のスクラブ洗浄工程、リンス工程及び乾燥工程を通して、ガス供給路４０４を介してウエハ下方空間に窒素ガスを供給し続ける。これにより、ウエハ下方空間の内圧を高めて、ウエハ下方空間にウエハＷ表面に供給した処理液（ＤＩＷ）あるいは汚染物質を含みうるウエハ周囲雰囲気が流入することにより、ウエハの裏面（デバイスが形成されていない面）が汚染されることが防止される。なお、第１保持プレート３１Ａのウエハ支持部３１２ＡはウエハＷのほぼ全周に渡ってウエハＷの周縁部を支持しているため（切除部３１２１，３１２２を除く）、ブラシ１００により押圧されるウエハＷの局所的撓みが生じにくくなるという利点もある。
第２保持プレート３１Ｂを用いたウエハＷ表裏面の薬液洗浄処理について簡単に説明する。第１保持プレート３１Ａにより保持されたウエハＷを鉛直軸線周りに回転させた状態で、ウエハＷの表面の中央部にノズル４２から、ウエハＷの裏面の中央部にノズル４０３から薬液（例えばＤＨＦ）を供給して薬液洗浄工程を行う。ノズル４２、４０３から供給された薬液は、遠心力によりウエハＷ周縁部に向けて広がりながら流れ、液膜となってウエハの表裏面の全域を覆う。これによりウエハＷの表裏面の酸化物等が除去される。その後、ウエハＷを回転させたまま、ノズル４２、４０３からリンス液（ＤＩＷ）を供給し、リンス工程を行う。その後、ノズル４２，４０３からのリンス液の供給を停止し、ウエハＷを引き続き回転させながら（好ましくは回転数を増し）、ウエハＷ上に残存するリンス液を振り切って除去する乾燥工程を行う。乾燥工程時に、ガス供給路４０４を介してウエハ下方空間に窒素ガスを供給してもよく、これにより、ウエハ下方空間の酸素濃度を低下させてウオーターマークを生じにくくすることができる。薬液洗浄工程及びリンス工程時にもガス供給路４０４を介して少量の窒素ガスを吐出することにより、ガス供給路４０４内に処理液が浸入することを防止することができる。
ウエハＷの表面に薬液を供給しているとき並びにウエハＷの表面にリンス液を供給しているときの両方において、ウエハＷの裏面にＤＩＷを供給し続けてもよい。この場合、ウエハＷの裏面に供給されるＤＩＷは、ウエハＷの表面に供給された薬液がウエハＷの裏面に回り込むことを防止する役割を果たす。
第２保持プレート３１Ｂを用いた場合には、ウエハＷの裏面に供給された処理液がウエハ裏面（下面）に沿ってウエハ周縁部に向けて流れるので、ウエハＷ裏面の液処理を効率良く行うことができる。なお、第２保持プレート３１Ｂは、取付部３１３Ｂの上面３１１２と、回転軸３２の上面３２１の中央領域３２２とが同一平面上に位置するように、すなわち同じ高さ位置に位置するようになっている。これにより、一旦ウエハＷの下面に供給された後当該下面から上面３１１２に落下した処理液がスムースに外方に流れる。このため、落下した処理液がガス供給管路４０４内に侵入することが防止される。なお、上面３２１の中央領域３２２よりも上面３１１２が低くなっていてもよい。
上記実施形態によれば、一つの共通の処理ユニット１６を用いて異なる処理を行うにあたって、ウエハＷとの間に形成される隙間ＧＡ，ＧＢが異なる保持プレート３１Ａ，３１Ｂを使い分けることにより、処理の種類に応じてウエハＷの下面側の流体流れを最適化することが可能となる。このため、一つの共通の処理ユニット１６を用いて二種類以上の処理を行うときにともに満足いく処理結果を得ることができる。また、異なる処理に対して一つの処理ユニット１６を共用できることにより、基板処理システム１の装置コストの低減、半導体製造工場に占める基板処理システム１のフットプリントの低減を図ることもできる。また、上記実施形態では、基板保持機構３０に隙間ＧＡ，ＧＢを変更するための駆動機構を組み込まないため、そのような駆動機構が基板保持機構３０に悪影響を及ぼすことはない。
また、隙間ＧＡ，ＧＢだけでなく、保持プレート３１Ａ，３１Ｂの他の部分の構成あるいは寸法形状を異ならせる（例えば保持プレート３１Ａに傾斜面３１３３を設けること、保持プレート３１Ａ，３１Ｂでウエハ支持部３１２Ａ，３１２Ｂの円周方向長さを変更すること等）ことにより、実行する処理に対してより一層、保持プレート３１Ａ，３１Ｂを最適化することができる。
ところで、上記実施形態において、使用していない保持プレート（３１Ａ，３１Ｂ）は、プレート収納箱（収納部）８０に収納しておくことができる。プレート収納箱８０は、例えば、図１において、基板処理システム１のキャリア載置部１１から最も遠い側のハウジングの側面に設けることができる。プレート収納箱８０を設けたハウジングの側面が図１１に示される。図１１の左側に示すように、プレート収納箱８０は、Ｌ字形のプレート保持部材８１を有し、この上に、保持プレート３１Ａ（３１Ｂ）が載置される。プレート保持部材８１、水平方向に延びるガイドレール８２に沿って移動可能である。（図１１の矢印８４を参照）。プレート収納箱８０から引き出されると、プレート保持部材８１は９０度旋回させることができる（図１１の矢印８５を参照）。プレート保持部材８１が図１１の符号８６で示す位置にあるとき、オペレータはプレート保持部材８１に対して保持プレート３１Ａ（３１Ｂ）を着脱することができる。プレート収納箱８０内に清浄空気を供給する清浄空気供給部がプレート収納箱８０の天井部に設けられており、プレート収納箱８０内が常時清浄に維持される。
上記実施形態では、保持プレート（３１Ａ，３１Ｂ）と回転軸３２との結合はネジ３３０，３３０’により行ったが、これには限定されない。保持プレート（３１Ａ，３１Ｂ）と回転軸３２との結合を磁力により行ってもよい。この場合、例えば、取付部（３１３Ａ，３１３Ｂ）及びこれに対面する回転軸３２の部分に永久磁石を埋め込むことができる。保持プレート（３１Ａ，３１Ｂ）と回転軸３２との結合をラッチ結合により行うこともできる。
上記実施形態では、回転軸３２に対して第１保持プレート３１Ａと第２保持プレート３１Ｂのうちのいずれか一方を装着することにより、所望のウエハ下方空間を形成したが、これには限定されない。例えば、図１２に示すように、図５に示した回転軸３２に対して第２保持プレート３１Ｂを装着したものに相当する構成を有する基板保持機構に対して、第１保持プレート３１Ａの上面形状に相当する上面形状を有する補助プレート９０を装着してもよい。こうすることにより、図３に示した回転軸３２に対して第１保持プレート３１Ａを装着した構成と概ね等価な構成を得ることができる。この場合、補助プレート９０は、矢印９１で示すように、第２保持プレート３１Ｂの上方から補助プレート９０を置き、図１２に概略的に示したネジ９２により補助プレート９０を第２保持プレート３１Ｂに固定すればよい。この場合、補助プレート９０の周縁部には、ウエハ昇降機構５２Ａのリフトピン５２０及びウエハ把持機構３４Ａの把持爪３４４との干渉を防止するために第２保持プレート３１Ｂに設けた切除部と同様の切除部に加えて、補助プレート９０の取り付け時に第２保持プレート３１Ｂのウエハ支持部３１２Ｂとの干渉を防止するための切除部を設ける必要がある。
上記実施形態では、回転軸３２に取り付けられる保持プレートは２種類であったが、３種類以上であってもよい。
処理ユニット１６により処理される基板は、半導体ウエハＷに限定されるものではなく、例えばガラス基板、セラミック基板等の他の種類の基板であってもよい。
Ｗ 基板
３１Ａ 第１保持プレート
３１Ｂ 第２保持プレート
３１１Ａ 第１平板部
３１１Ａ 第２平板部
３１３Ａ 第１取付部
３１３Ｂ 第２取付部
ＨＡ 第１取付部の高さ
ＨＢ 第２取付部の高さ
ＧＡ 第１間隔
ＧＢ 第２間隔
３２ 回転軸
３２２ 中央領域
３２３ 周縁領域
３２３，３２４ 接続部
４０１，４０２，４０３，４０４ 流体供給部

Claims (10)

  1. 基板の下面に対して流体を供給する流体供給部と、
    基板を回転させるための回転軸と、
    前記回転軸に設けられ、前記基板の下面に対面する第１平板部を有するとともに前記第１平板部の上面と基板の下面との鉛直方向間隔が第１間隔となるように基板を保持する第１保持プレートおよび前記基板の下面に対面する第２平板部を有するとともに前記第２平板部の上面と基板の下面との鉛直方向間隔が第１間隔よりも大きい第２間隔となるように基板を保持する第２保持プレートを選択的に接続する接続部と、
    を備えた基板処理装置。
  2. 前記流体供給部は、液体および気体を基板の下面に供給することができるように構成され、前記流体供給部から気体を供給する場合に前記第１保持プレートが装着され、前記流体供給部から液体を供給する場合に前記第２保持プレートが装着される、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記回転軸の上面は、中央領域と、前記中央領域の周囲に設けられ前記中央領域よりも高さの低い周縁領域とを有し、
    前記接続部は、前記周縁領域に設けられ、
    前記第１保持プレートは、前記接続部に取り付けられる第１取付部を有し、
    前記第２保持プレートは、前記接続部に取り付けられる第２取付部を有し、
    前記第１間隔と前記第２間隔との差は、前記第１取付部の高さと前記第２取付部の高さの差に対応する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記回転軸の上面は、中央領域と、前記中央領域の周囲に設けられ前記中央領域よりも高さの低い周縁領域とを有し、
    前記接続部は、前記周縁領域に設けられ、
    前記第２保持プレートは、前記接続部に取り付けられる第２取付部を有し、
    前記第２取付部が前記接続部に取り付けられたとき、前記第２保持プレートの上面と前記中央領域の高さが同一になる、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記回転軸の上面は、中央領域と、前記中央領域の周囲に設けられ前記中央領域よりも高さの低い周縁領域とを有し、
    前記接続部は、前記周縁領域に設けられ、
    前記第１保持プレートは、前記接続部に取り付けられる第１取付部を有し、
    前記第１取付部が前記接続部に取り付けられたとき、前記流体供給部から供給される気体が前記中央領域から前記第１平板部の上方へと導かれるよう傾斜面が形成される、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記流体供給部から液体を供給するための処理液供給管と、
    前記流体供給部から気体を供給するためのガス供給路と、
    前記処理液供給管の上端を中心として前記ガス供給路を上方から覆う拡径部と、をさらに備え、
    前記傾斜面は、前記拡径部と前記中央領域との間を通過した気体を前記第１平板部の上方へと導く、請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 少なくとも一つの前記第１保持プレートおよび少なくとも一つの前記第２保持プレートを備えた請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記第１保持プレート及び前記第２保持プレートのうちの少なくとも１つを収納する収納部をさらに備える、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 基板の下面に対面する第１平板部を有するとともに前記第１平板部の上面と基板の下面との間隔が第１間隔となるように基板を保持する第１保持プレートと、基板の下面に対面する第２平板部を有するとともに前記第２平板部の上面と基板の下面との間隔が前記第１間隔よりも大きい第２間隔となるように基板を保持する第２保持プレートと、を準備することと、
    前記第１保持プレートおよび前記第２保持プレートのいずれか一方を、基板を回転させるための回転軸に装着することと、
    基板の下面に対して流体を供給する流体供給部から前記基板の下面に流体を供給しながら、前記基板を処理することと、
    を備えた基板処理方法。
  10. 前記流体供給部から気体を供給する場合に前記第１保持プレートが装着され、前記流体供給部から液体を供給する場合に前記第２保持プレートが装着される、請求項９に記載の基板処理方法。
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