JP2016149420A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の撓みを防いで確実に保持しつつ基板の下面にも処理液を供給することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】複数のチャックピン２０によって基板Ｗの端縁部を把持するとともに、ノズルヘッド５０の吐出口５６から窒素ガスを噴出して基板Ｗのうちの吸引面５３と対向する領域をベルヌーイ効果によって吸引面５３に非接触で吸引する。薄い基板Ｗであってもスピンベース１０に確実に保持することができ、基板Ｗを回転させたときにも基板Ｗの変形を抑制して破損を防止することができる。また、複数のチャックピン２０によって基板Ｗの端縁部を機械的に把持しているため、ノズルヘッド５０の吐出口５６から窒素ガスと処理液とを同時に吐出した場合であっても、処理液の圧力によって基板Ｗが押し上げられることはなく、ベルヌーイ効果が維持される。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に処理液を供給して洗浄処理等の液処理を行う基板処理装置に関する。

従来より、半導体デバイスなどの製造工程においては、基板に対して純水、現像液、エッチング液などの種々の処理液を供給して洗浄処理やレジスト現像処理などの基板処理を行っている。これらの処理液を使用した液処理を行う装置としては、スピンベースに基板を水平姿勢で保持して回転させつつ、その基板の表面にノズルから処理液を吐出する基板処理装置が広く用いられている。

スピンベースが基板を保持する方式としては、典型的には基板の端縁部を機械的に把持する方式（いわゆるメカニカルチャック）、基板の下面を真空吸着する方式（いわゆるバキュームチャック）等が用いられているが、基板とスピンベースとの間に気体を高速で流したときに生じるベルヌーイ効果を利用して基板を保持するいわゆるベルヌーイチャックも知られている（特許文献１，２，３等参照）。

ベルヌーイチャックは、スピンベースの上面と基板の下面との隙間に窒素ガス等の気体を高速で流すことにより、当該隙間の圧力が減少して大気圧によって基板がスピンベースの上面に吸引される現象（ベルヌーイ効果）を利用するものである。

特開２００３−３３２２８５号公報 特開２０１２−８０１１３号公報 特開平１１−２５１４１２号公報

基板の液処理には、基板の上面のみならず、基板の下面にも処理液の供給を要求されるものがある。例えば、基板の表裏全面を洗浄する場合の洗浄処理や基板の端縁部に処理液を回り込ませるベベルエッチングでは基板の下面に処理液を供給する必要がある。この種の処理においては、基板の端縁を把持するメカニカルチャックが一般的に用いられる。

しかしながら、メカニカルチャックでは基板の端縁を把持するために基板の端縁に挟み込むための力がかかり、基板が撓んで基板の把持ができなくなるなどの不都合があり、これは特に厚みが薄い基板を処理する場合に顕著となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の撓みを防いで確実に保持しつつ基板の下面にも処理液を供給することができる基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に処理液を供給して所定の液処理を行う基板処理装置において、処理対象となる基板に対向する保持面を有するスピンベースと、前記スピンベースの前記保持面に立設され、基板の端縁部を把持する複数のチャックピンと、前記スピンベースの前記保持面から突設され、前記保持面と平行な吸引面を有するノズルヘッドと、前記ノズルヘッドに設けられた吐出口に気体を供給する気体供給部と、前記吐出口に処理液を供給する処理液供給部と、を備え、前記複数のチャックピンによって端縁部を把持される基板と前記保持面との間隔よりも当該基板と前記吸引面との間隔は狭く、前記気体供給部が前記吐出口に気体を供給することによって、前記複数のチャックピンによって端縁部を把持される基板のうちの前記吸引面と対向する領域が前記吸引面側に非接触で吸引されることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記ノズルヘッドは、前記複数のチャックピンによって端縁部を把持される基板の中心部に前記吸引面が対向するように前記スピンベースに設けられることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記ノズルヘッドには、前記処理液供給部から前記吐出口に連通する液流路が形設されるとともに、前記気体供給部から前記吐出口に連通する気体流路が形設され、前記ノズルヘッド内にて前記液流路に前記気体流路が合流することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る基板処理装置において、前記ノズルヘッドに形設された前記気体流路はラビリンス構造を有することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記スピンベースの前記保持面に立設され、前記複数のチャックピンによって端縁部を把持される基板の周縁部を支持する複数の支持ピンをさらに備えることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記ノズルヘッドに設けられた前記吐出口は、先端部側に向けて大きくなる形状に形成されていることを特徴とする。

請求項１から請求項６の発明によれば、複数のチャックピンにて基板の端縁部を把持するとともに、ノズルヘッドの吐出口に気体を供給することによって、当該基板のうちのノズルヘッドの吸引面と対向する領域が吸引面側に非接触で吸引されるため、薄い基板であってもその基板の撓みを防いで確実に保持しつつ基板の下面にも処理液を供給することができる。

特に、請求項４の発明によれば、ノズルヘッドに形設された気体流路はラビリンス構造を有するため、液流路から気体流路への処理液の流入を防止することができる。

特に、請求項６の発明によれば、窒素ガスの流れ向きの変更が円滑に行われ、良好な吸引力が得られる。

本発明に係る基板処理装置の全体概略構成を示す図である。 スピンベースの縦断面図である。 スピンベースの平面図である。 チャックピンが基板の端縁部に当接した状態を示す図である。 ノズルヘッドの近傍を拡大した図である。 複数のチャックピンによって把持される基板にノズルヘッドから窒素ガスが吹き付けられている状態を示す図である。 複数のチャックピンによって把持される基板にノズルヘッドから窒素ガスおよび処理液が吐出されている状態を示す図である。 ノズルヘッド内の流路の他の例を示す図である。 チャックピンの形状の他の例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る基板処理装置１００の全体概略構成を示す図である。この基板処理装置１００は、半導体用途の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置であり、円形のシリコンの基板Ｗに薬液および純水を用いた洗浄処理を行ってから乾燥処理を行う。本実施形態にて処理対象となる基板Ｗの厚さは１００μｍであり、ＳＥＭＩ規格で定められている標準の厚さ（φ２００ｍｍでは０．７２５ｍｍ、φ３００ｍｍでは０．７７５ｍｍ）よりも相当に薄い。薬液としては、典型的にはＳＣ１液（アンモニア水、過酸化水素水、水の混合液）、ＳＣ２液（塩酸、過酸化水素水、水の混合液）、ＤＨＦ液（希フッ酸）などが用いられる。本明細書では、薬液と純水とを総称して「処理液」とする。なお、洗浄処理のみならず、成膜処理のためのフォトレジスト液などの塗布液、不要な膜を除去するための薬液、エッチングのための薬液なども本発明の「処理液」に含まれる。

基板処理装置１００は、主たる要素としてスピンベース１０、複数のチャックピン２０、上面ノズル３０、カップ４０、ノズルヘッド５０、スピンモータ６０、気体供給機構７０および処理液供給機構８０を備える。また、基板処理装置１００は、装置全体の各機構を制御する制御部９０を備える。

図２は、スピンベース１０の縦断面図である。図３は、スピンベース１０の平面図である。スピンベース１０は、円板形状の部材であり、その上面は平坦な保持面１１とされている。スピンベース１０の外径は、処理対象となる円形の基板Ｗの直径よりも若干大きい。すなわち、スピンベース１０は、処理対象となる基板Ｗの下面全体と対向する保持面１１を有している。スピンベース１０は、保持面１１が水平方向に沿うように（保持面１１の法線が鉛直方向に沿うように）設けられる。

スピンベース１０の保持面１１の周縁部には複数のチャックピン２０が立設されている。複数のチャックピン２０は、処理対象となる円形の基板Ｗの外周円に対応する円周上に沿って均等な間隔をあけて配置されている。本実施形態においては、４本のチャックピン２０が９０°間隔にて保持面１１に立設されている。なお、チャックピン２０の本数は４本に限定されるものではない。複数のチャックピン２０は、スピンベース１０内に収容された図示省略のリンク機構によって連動して駆動される。複数のチャックピン２０のそれぞれは、基板Ｗの外周の端縁部に当接する位置および当該端縁部から離間した位置のいずれか一方に切り換わるように駆動される。

図４は、チャックピン２０が基板Ｗの端縁部に当接した状態を示す図である。本実施形態のチャックピン２０には、断面形状Ｖ字型の溝が形設されており、チャックピン２０が基板Ｗに当接するときには基板Ｗの端縁部がその溝にはまり込む。また、チャックピン２０が基板Ｗに当接するときには、図示省略の押圧機構（例えば、バネ）によってチャックピン２０が基板Ｗの端縁部に押圧される。このときの押圧力は、厚さ１００μｍの薄い基板Ｗがチャックピン２０の当接時に変形しない程度に調整されている。４本のチャックピン２０が同時に基板Ｗの端縁部に当接することによって、その基板Ｗは４本のチャックピン２０に把持され、水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）でスピンベース１０に保持されることとなる。また、４本のチャックピン２０が基板Ｗの端縁部から離間したときには把持が解除される。

図３に戻り、スピンベース１０の保持面１１の周縁部には複数の支持ピン２５が立設されている。複数の支持ピン２５は、複数のチャックピン２０によって端縁部を把持される基板Ｗの周縁部に対応する円周状に沿って均等な間隔をあけて配置されている。本実施形態においては、４本の支持ピン２５が９０°間隔にて保持面１１に立設されている。４本の支持ピン２５のそれぞれは、隣り合うチャックピン２０の中央に位置するように設けられている。なお、支持ピン２５の本数も４本に限定されるものではない。支持ピン２５はスピンベース１０に固定されたピンである。４本の支持ピン２５は、４本のチャックピン２０によって把持される基板Ｗの下面周縁部を支持する。

また、図２，３に示すように、スピンベース１０の保持面１１の中央部にはノズルヘッド５０が突設されている。図５は、ノズルヘッド５０の近傍を拡大した図である。ノズルヘッド５０は、円筒状の管部５１の上端にフランジ部５２を設けて構成される。スピンベース１０の中央部には上下に貫通する円柱形状の穴が穿設されており、その穴にノズルヘッド５０の管部５１がはめ込まれてノズルヘッド５０がスピンベース１０に装着される。その結果、ノズルヘッド５０のフランジ部５２はスピンベース１０の保持面１１に突設されることとなる。保持面１１から突き出たフランジ部５２は円板形状であり、その外径はスピンベース１０の外径よりも小さい。

フランジ部５２の上面は、平坦な吸引面５３とされている。ノズルヘッド５０は、吸引面５３が水平方向に沿うようにスピンベース１０に設けられる。すなわち、ノズルヘッド５０の吸引面５３は、スピンベース１０の保持面１１と平行である。図５に示すように、ノズルヘッド５０のフランジ部５２はスピンベース１０の保持面１１から突き出るように設けられるため、４本のチャックピン２０によって端縁部を把持される基板Ｗの下面と保持面１１との間隔ｄ１よりも当該基板Ｗとノズルヘッド５０の吸引面５３との間隔ｄ２は狭くなる。スピンベース１０に保持される基板Ｗの下面と吸引面５３との間隔ｄ２は０．５ｍｍ程度である。また、ノズルヘッド５０はスピンベース１０の保持面１１の中央部に設けられており、ノズルヘッド５０の吸引面５３は複数のチャックピン２０によって端縁部を把持される基板Ｗの下面中心部に対向する。

また、ノズルヘッド５０の円筒状の管部５１の軸心部には液流路５４が上下に貫通するように設けられている。開放端である液流路５４の上端がノズルヘッド５０の吐出口５６となる。吐出口５６近傍における液流路５４は、吐出口５６の先端部側に向けて大きくなる逆円錐面５４ａの形状に形成され（図２）、上方に向かって先端部側が大きい先太りの形状の吐出口５６を形成する。吐出口５６はスピンベース１０に保持される基板Ｗの中心に対向する位置に形成されており、吐出口５６から吐出された流体は当該基板Ｗの中心に到達する。液流路５４には主として処理液供給機構８０から供給された処理液が流れる。

一方、スピンベース１０に設けられた上記穴の内壁面と管部５１の外壁面との間には円筒状に隙間が存在しており、その隙間が気体流路５５として機能する。気体流路５５には気体供給機構７０から供給された気体が流れる。

気体流路５５の先端近傍はノズルヘッド５０の管部５１内を通って液流路５４に合流する。本実施形態においては、ノズルヘッド５０内で気体流路５５の先端が吐出口５６の近傍にて液流路５４に合流する。そして、ノズルヘッド５０に形設された気体流路５５の先端はＶ字型に屈曲されたラビリンス構造５７を有する。

図１に戻り、スピンベース１０の上方には上面ノズル３０が設けられている。上面ノズル３０は、図示省略の駆動機構によってスピンベース１０に保持された基板Ｗの上方の処理位置とカップ４０よりも外側の待機位置との間で移動される。上面ノズル３０には、処理液供給機構８０から処理液が供給される。供給された処理液は上面ノズル３０から吐出される。処理位置にて上面ノズル３０から吐出された処理液はスピンベース１０に保持された基板Ｗの上面に着液する。なお、上面ノズル３０はスピンベース１０に保持された基板Ｗの上方にて揺動可能とされていても良い。

カップ４０は、スピンベース１０の周囲を取り囲むように設けられている。カップ４０は、回転するスピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗから飛散する処理液を受け止めて回収する。カップ４０は、図示省略の昇降機構によってスピンベース１０に対して相対的に昇降される。なお、カップ４０を多段に構成し、処理液の種類や回収の目的（再利用または廃棄）に応じてそれらの段を使い分けるようにしても良い。

スピンベース１０の下面（保持面１１とは反対側の面）には回転軸１５が固定連結されている。回転軸１５はスピンモータ６０によって回転される。スピンモータ６０が回転軸１５を回転させることにより、回転軸１５の上端に固定連結されたスピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗが水平面内にて回転する。また、回転軸１５の内部には、処理液供給機構８０から供給された処理液が通過する液配管および気体供給機構７０から供給された気体が通過する気体配管が設けられている。その液配管はノズルヘッド５０の液流路５４に接続され、気体配管は気体流路５５に接続される。

気体供給機構７０は、気体供給源７１および気体バルブ７２を備える。気体供給源７１は気体配管を介して気体流路５５と連通接続され、その気体配管に気体バルブ７２が介挿されている。気体配管の一部は回転軸１５の内部に配設される。気体バルブ７２が開放されると、気体供給源７１から気体配管および気体流路５５を経てノズルヘッド５０の吐出口５６に窒素ガス（Ｎ_２）が供給される。すなわち、本実施形態では、気体供給機構７０は、気体流路５５を介してノズルヘッド５０の吐出口５６に連通接続され、その吐出口５６に窒素ガスを供給する。供給された窒素ガスはノズルヘッド５０の吐出口５６からスピンベース１０に保持された基板Ｗの下面中心に向けて吐出される。

処理液供給機構８０は、複数の処理液供給源８１、マニホールド８２、下面処理液バルブ８３および上面処理液バルブ８４を備える。複数の処理液供給源８１は、それぞれが異なる種類の処理液をマニホールド８２に送給する。処理液供給源８１は、例えばＳＣ１液、ＳＣ２液、ＤＨＦ液、純水等を供給する。マニホールド８２は、複数の処理液供給源８１からの配管が集合するとともに、２つの液配管に分岐する構造を有する装置である。複数の処理液供給源８１から２種類以上の処理液が供給されたときには、それらがマニホールド８２内にて混合される。

マニホールド８２からは２つの液配管が分岐されており、一方の液配管は上面ノズル３０に接続され、その液配管に上面処理液バルブ８４が介挿されている。上面処理液バルブ８４が開放されると、処理液供給源８１から上面ノズル３０に処理液が供給される。供給された処理液は上面ノズル３０からスピンベース１０に保持された基板Ｗの上面に吐出される。

マニホールド８２から分岐される他方の液配管はノズルヘッド５０の液流路５４と連通接続され、その液配管に下面処理液バルブ８３が介挿されている。当該液配管の一部は回転軸１５の内部に配設される。下面処理液バルブ８３が開放されると、処理液供給源８１からマニホールド８２、液配管および液流路５４を経てノズルヘッド５０の吐出口５６に処理液が供給される。供給された処理液はノズルヘッド５０の吐出口５６からスピンベース１０に保持された基板Ｗの下面に吐出される。すなわち、本実施形態では、処理液供給機構８０は、液流路５４を介してノズルヘッド５０の吐出口５６に連通接続され、その吐出口５６に処理液を供給する。

基板処理装置１００に設けられた制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどを備えて構成される。制御部９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって、基板処理装置１００の各動作機構が制御部９０に制御され、基板処理装置１００における処理が進行する。

次に、上記の構成を有する基板処理装置１００における動作について説明する。基板処理装置１００における典型的な基板Ｗの処理手順の概略は、スピンベース１０に保持した基板Ｗを回転させつつ当該基板Ｗに薬液を供給して所定の薬液処理を行った後、純水を供給して純水リンス処理を行い、その後基板Ｗを高速回転させて振り切り乾燥処理を行うというものである。本実施形態においては、薬液処理は上面ノズル３０から基板Ｗの上面に薬液を吐出することにより実行し、純水リンス処理は上面ノズル３０およびノズルヘッド５０の双方から基板Ｗの上面および下面に純水を吐出することにより実行する。以下、特にスピンベース１０による基板Ｗの保持動作について詳細に説明する。

まず、処理対象となる基板Ｗが図外の搬送ロボットによって基板処理装置１００に搬入されてスピンベース１０に渡される。本実施形態にて処理対象となる基板Ｗは、円形のシリコンウェハーであり、その厚さは１００μｍである。搬送ロボットは、機械的把持またはベルヌーイ吸着などによって基板Ｗを保持して基板処理装置１００のカップ４０に搬入する。ここでは搬送ロボットもベルヌーイ方式の吸着チャックを備えた例につき説明する。

基板処理装置１００のスピンベース１０に搬送ロボットから基板Ｗが渡される前には、複数のチャックピン２０は基板Ｗの端縁部から離間する位置であるとともに、処理液および窒素ガスの吐出は停止されている。搬送ロボットによって基板Ｗがスピンベース１０の上方の所定位置にまで搬送されると、複数のチャックピン２０が基板Ｗの端縁部に当接する位置に移動して当該端縁部を把持する。続いて、搬送ロボットが基板Ｗの保持を解除して基板処理装置１００のカップ４０から退出する。

複数のチャックピン２０によって基板Ｗの端縁部が把持されると、当該基板Ｗの下面周縁部が複数の支持ピン２５によって支持される。これによって、基板Ｗは一応はスピンベース１０に保持されることとなる。但し、本実施形態では厚さ１００μｍの極めて薄い基板Ｗを保持するため、複数のチャックピン２０によって基板Ｗの端縁部を機械的に把持して周縁部を複数の支持ピン２５で支持しただけでは、その後の回転時に基板Ｗが変形したり、最悪の場合には破損するおそれがある。このため、本実施形態においては、以下のようにして補助的にベルヌーイ効果によって基板Ｗの中心部を非接触で吸引して基板Ｗの変形を抑制している。

複数のチャックピン２０が基板Ｗの端縁部を把持し、搬送ロボットが基板Ｗの吸着保持を解除するのと同時に、気体バルブ７２が開放されて気体供給機構７０から気体流路５５に窒素ガスが送給される。気体流路５５はその先端にて液流路５４に合流してノズルヘッド５０の吐出口５６に連通している。よって、気体流路５５に供給された窒素ガスはノズルヘッド５０の吐出口５６から噴出されることとなる。吐出口５６は複数のチャックピン２０によって把持される基板Ｗの中心に対向する位置に形成されているため、吐出口５６から噴出された窒素ガスは当該基板Ｗの中心に吹き付けられる。これにより、以下に詳述するように基板Ｗのうちの吸引面５３と対向する領域をベルヌーイ効果によって吸引面５３に非接触で吸引している。なお、この段階では処理液の吐出は行われていない。

図６は、複数のチャックピン２０によって把持される基板Ｗにノズルヘッド５０から窒素ガスが吹き付けられている状態を示す図である。図６に示すように、ノズルヘッド５０の吐出口５６から基板Ｗの中心に吹き付けられた窒素ガスは吸引面５３と基板Ｗの下面との間の空間を高速で流れる。この窒素ガス流の方向は吸引面５３および基板Ｗの下面と平行である。液流路５４は鉛直方向に形成されているので、液流路５４内では窒素ガスは真上向きに流れ、吐出口５６から出ると吸引面５３と基板Ｗの下面との間を水平方向に流れるように流れ向きを変更することになる。この際、吐出口５６近傍において液流路５４が上方の吐出口５６に向かって先端部側が大きくなる逆円錐面５４ａに形成されているので、吐出口５６近傍において窒素ガスの流れは逆円錐面５４ａに沿って真上向きから斜め上向きに方向を変えることとなり、上述した流れ向きの変更が円滑におこなわれ、良好な吸引力が得られる。なお、吸引面５３と基板Ｗの下面との間隔ｄ２は０．５ｍｍ程度である。

基板Ｗの下面とノズルヘッド５０の吸引面５３との間の狭い空間を窒素ガスが高速で流れると、当該空間の圧力が減少して大気圧によって基板Ｗの中心部が吸引面５３に吸引される。但し、基板Ｗと吸引面５３との間には窒素ガスが流れているため、基板Ｗが吸引面５３に接触することはない。すなわち、吐出口５６から窒素ガスを噴出することにより、図６の矢印ＡＲ６にて示すように、複数のチャックピン２０によって端縁部を把持される基板Ｗのうちの吸引面５３と対向する領域がベルヌーイ効果によって吸引面５３に非接触で吸引されるのである。このように、複数のチャックピン２０による基板Ｗ端縁部の機械的把持に加えて基板Ｗの中心部をベルヌーイ効果によってノズルヘッド５０の吸引面５３に非接触で吸引することにより、基板Ｗを回転させたときにも基板Ｗの変形を抑制して破損を防止することができる。

次に、スピンモータ６０によってスピンベース１０およびそれに保持された基板Ｗの回転を開始する。スピンベース１０の回転力はチャックピン２０および支持ピン２５を介して基板Ｗに伝達される。また、回転時における基板Ｗの水平方向の位置ずれは複数のチャックピン２０によって規制されている。そして、上面ノズル３０から基板Ｗの上面に薬液を吐出しての薬液処理、上面ノズル３０およびノズルヘッド５０の双方から基板Ｗの上面および下面に純水を吐出する純水リンス処理、基板Ｗを高速回転させての振り切り乾燥処理が続けて行われる。処理液を使用しての液処理を行うときには、遠心力によってスピンベース１０および基板Ｗから飛散した処理液はカップ４０によって回収する。

一連の薬液処理、純水リンス処理、乾燥処理において、ノズルヘッド５０の吐出口５６からは常に窒素ガスが噴出され続け、ベルヌーイ効果による基板Ｗ中心部の非接触吸引が継続して実行される。ここで、少なくとも純水リンス処理を行うときには、上面ノズル３０のみならず下面側のノズルヘッド５０からも処理液としての純水が吐出される。つまり、ノズルヘッド５０からは窒素ガスと処理液とが同時に吐出されるのである。

純水リンス処理を行うときには、上面処理液バルブ８４および下面処理液バルブ８３が開放されて処理液供給機構８０から上面ノズル３０および液流路５４に処理液が送給される。上面ノズル３０に供給された処理液は上面ノズル３０から回転する基板Ｗの上面に吐出される。一方、液流路５４に供給されてた処理液はノズルヘッド５０の吐出口５６から基板Ｗの下面に吐出される。このときに、吐出口５６の近傍にて気体流路５５の先端が液流路５４に合流しているため、当該合流点にて気体流路５５から送給された窒素ガスと液流路５４を流れる処理液とが混合され、吐出口５６からはその窒素ガスと処理液との混合流体が吐出される。

図７は、複数のチャックピン２０によって把持される基板Ｗにノズルヘッド５０から窒素ガスおよび処理液が吐出されている状態を示す図である。吐出口５６から混合流体が吐出された場合であっても、基板Ｗの下面とノズルヘッド５０の吸引面５３との間の空間を窒素ガスが流れており、基板Ｗが把持されたまま基板Ｗの下面と吸引面５３との位置関係は維持される。これは次の作用によるものと推測される。すなわち、当該空間に液体である処理液も流れることによって、矢印ＡＲ７にて示すように、基板Ｗの中心部に下方から押し上げようとする力が作用する可能性がある。ここで、従来よりの典型的なベルヌーイチャックであれば、処理液によって基板Ｗに押し上げようとする力が作用すると容易に基板Ｗが押し上げられてチャック面と基板Ｗとの間隔が拡がり、その結果ベルヌーイ効果が喪失されることが考えられる。

本発明では、基板Ｗの端縁部が複数のチャックピン２０によって機械的に把持されていることと、混合流体としてではあるが窒素ガスの流れによって基板Ｗの中心部を吸引するベルヌーイ効果が残存していることと相まって、処理液の吐出によって基板Ｗの中心部に下方から押し上げようとする力が作用した場合であっても、基板Ｗが容易に押し上げられることはなく、矢印ＡＲ８にて示すように、基板Ｗの下面と吸引面５３との位置関係は維持されることとなる。これにより、吐出口５６から窒素ガスと処理液とを同時に吐出した場合であっても、基板Ｗの非接触吸引を維持しつつ、基板Ｗの下面に処理液を供給して液処理を行うことができる。なお、薬液処理および乾燥処理時には、ノズルヘッド５０の吐出口５６から窒素ガスのみが噴出されるため、図６に示したのと同様に、ベルヌーイ効果によって基板Ｗの中心部が非接触吸引される。

振り切り乾燥処理が終了した後、スピンベース１０および基板Ｗの回転が停止されると、その後、再び搬送ロボットが基板処理装置１００のカップ４０に進入して処理後の基板Ｗを保持する。このとき、複数のチャックピン２０による基板Ｗの端縁部の把持が解除され、また、吐出口５６からの窒素ガス噴出による非接触吸引が停止解除されるとともに、搬送ロボットが基板Ｗの吸着保持を行う。スピンベース１０から基板Ｗを受け取った搬送ロボットは基板処理装置１００のカップ４０から退出する。

本実施形態においては、複数のチャックピン２０によって基板Ｗの端縁部を把持するとともに、ノズルヘッド５０の吐出口５６から窒素ガスを噴出して基板Ｗのうちの吸引面５３と対向する領域をベルヌーイ効果によって吸引面５３に非接触で吸引している。これにより、薄い基板Ｗであってもスピンベース１０に確実に保持することができ、基板Ｗを回転させたときにも基板Ｗの変形を抑制して破損を防止することができる。

また、複数のチャックピン２０によって基板Ｗの端縁部を機械的に把持しているため、ノズルヘッド５０の吐出口５６から窒素ガスと処理液とを同時に吐出した場合であっても、処理液の圧力によって基板Ｗが押し上げられることはなく、ベルヌーイ効果が残存し、基板Ｗの下面と吸引面５３との位置関係は維持されることとなる。すなわち、本発明によれば、基板Ｗを確実に保持しつつ基板Ｗの下面にも処理液を供給することができるのである。

単に吐出口５６から窒素ガスと処理液とを同時に吐出するだけであれば、例えばマニホールド８２にて窒素ガスと処理液とを混合し、その混合流体を共通配管から吐出口５６に送給するようにしても良い。しかしながら、このようにした場合、液吐出後に共通配管内に処理液が残留することとなり、その後に窒素ガスを噴出したときに残留処理液が吐出口５６から勢いよく噴出されて基板Ｗにダメージを与えるおそれがある。よって、窒素ガスを噴出する前に、共通配管から残留処理液を抜く液抜き工程が必要になる。

本実施形態においては、ノズルヘッド５０内にて液流路５４に気体流路５５の先端が合流、すなわちノズルヘッド５０の吐出口５６の近傍にて液流路５４に気体流路５５が合流しているため、液吐出後に窒素ガスを噴出したときにも残留処理液が吐出口５６から噴出されるおそれはなく、液抜き工程を不要とすることができる。

また、液流路５４に合流する気体流路５５の先端はＶ字型に屈曲されたラビリンス構造５７とされているため、気体流路５５に液流路５４から処理液が逆流入するのを防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、液流路５４に気体流路５５の先端を合流させるようにしていたが、これらを別流路とするようにしても良い。図８は、ノズルヘッド内の流路の他の例を示す図である。図８において、上記実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。図８に示す例では、液流路５４と気体流路５５とが経路途中で合流することはなく別流路とされ、吐出口５６がそれらに共通の吐出口とされている。このようにすれば、液流路５４から気体流路５５への処理液の流入をより確実に防止することができる。さらに、液流路５４と気体流路５５とを完全に分離し、それぞれ個別の吐出口をノズルヘッド５０に設けるようにしても良い。

また、上記実施形態においては、チャックピン２０にＶ字型の溝を形設し、その溝に基板Ｗの端縁部がはまり込むようにしていたが（図４）、チャックピン２０の形状は図９に示すようなものであっても良い。図９に示すチャックピン２０には溝は形設されておらず、基板Ｗと垂直な部材にて基板Ｗの端縁部に当接することとなる。例えば、薬液処理時に基板Ｗの上面のみに処理液を供給する場合、チャックピン２０を伝わって処理液が基板Ｗの下面にまで回り込むことがあるが、図９に示すような形状のチャックピン２０であればそのような回り込み量を少なくすることができる。但し、上記実施形態のチャックピン２０と比較して図９に示すような形状のチャックピン２０は基板Ｗの端縁部を把持する力が弱いため、基板Ｗの下面周縁部を支持する支持ピン２５を上記実施形態よりも多く設置するのが好ましい（例えば８本）。

また、基板処理装置１００によって処理対象となる基板は薄い基板に限定されるものではなく、ＳＥＭＩ規格で定められている標準の厚さの基板であっても良い。もっとも、厚い基板であれば複数のチャックピン２０による把持のみによって安定して保持することができるため、厚さ２００μｍ以下の薄い基板の方が本発明に係る技術を好適に適用することができる。

また、基板処理装置１００によって処理対象となる基板は半導体用途の基板に限定されるものではなく、太陽電池用途の基板や液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板であっても良い。

さらに、本発明に係る技術は、基板に処理液を吐出して所定の液処理を行う装置であれば適用することができる。例えば、上記実施形態の枚葉式の洗浄処理装置の他に、回転する基板にエッチング液を吐出してエッチング処理を行う装置などに本発明に係る技術を適用するようにしても良い。

１０ スピンベース
１１ 保持面
２０ チャックピン
２５ 支持ピン
３０ 上面ノズル
４０ カップ
５０ ノズルヘッド
５３ 吸引面
５４ 液流路
５５ 気体流路
５６ 吐出口
５７ ラビリンス構造
６０ スピンモータ
７０ 気体供給機構
８０ 処理液供給機構
９０ 制御部
１００ 基板処理装置
Ｗ 基板

Claims (6)

1. 基板に処理液を供給して所定の液処理を行う基板処理装置であって、
   処理対象となる基板に対向する保持面を有するスピンベースと、
   前記スピンベースの前記保持面に立設され、基板の端縁部を把持する複数のチャックピンと、
   前記スピンベースの前記保持面から突設され、前記保持面と平行な吸引面を有するノズルヘッドと、
   前記ノズルヘッドに設けられた吐出口に気体を供給する気体供給部と、
   前記吐出口に処理液を供給する処理液供給部と、
   を備え、
   前記複数のチャックピンによって端縁部を把持される基板と前記保持面との間隔よりも当該基板と前記吸引面との間隔は狭く、
   前記気体供給部が前記吐出口に気体を供給することによって、前記複数のチャックピンによって端縁部を把持される基板のうちの前記吸引面と対向する領域が前記吸引面側に非接触で吸引されることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１記載の基板処理装置において、
   前記ノズルヘッドは、前記複数のチャックピンによって端縁部を把持される基板の中心部に前記吸引面が対向するように前記スピンベースに設けられることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または請求項２記載の基板処理装置において、
   前記ノズルヘッドには、前記処理液供給部から前記吐出口に連通する液流路が形設されるとともに、前記気体供給部から前記吐出口に連通する気体流路が形設され、
   前記ノズルヘッド内にて前記液流路に前記気体流路が合流することを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３記載の基板処理装置において、
   前記ノズルヘッドに形設された前記気体流路はラビリンス構造を有することを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記スピンベースの前記保持面に立設され、前記複数のチャックピンによって端縁部を把持される基板の周縁部を支持する複数の支持ピンをさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記ノズルヘッドに設けられた前記吐出口は、先端部側に向けて大きくなる形状に形成されていることを特徴とする基板処理装置。

Images