JP2019186475A - 基板処理装置および基板保持装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェハなどの基板の上面の全体に異物が付着した場合であっても、これを除去することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板保持装置１と、基板Ｗの上面ＵＳをスクラブする処理ヘッド５０とを備えている。基板保持装置１は、基板Ｗを保持する基板ホルダ５と、基板ホルダ５に保持された基板Ｗを回転させる基板回転機構１０とを備えている。基板ホルダ５は、基板Ｗが基板ホルダ５に保持された状態において、基板Ｗの上面ＵＳよりも上方に突出しないように、基板Ｗの上面ＵＳよりも下方に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェハなどの基板を処理する基板処理装置および該基板を保持する基板保持装置に関するものである。
近年、メモリー回路、ロジック回路、イメージセンサ（例えばＣＭＯＳセンサー）などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスを形成する工程においては、微粒子や塵埃などの異物がデバイスに付着することがある。デバイスに付着した異物は、配線間の短絡や回路の不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、デバイスが形成されたウェハを洗浄して、ウェハ上の異物を除去することが必要とされる。
ウェハの裏面にも、上述したような微粒子や粉塵などの異物が付着することがある。このような異物がウェハの裏面に付着すると、ウェハが露光装置のステージ基準面から離間したりウェハ表面がステージ基準面に対して傾き、結果として、パターニングのずれや焦点距離のずれが生じることとなる。このような問題を防止するために、ウェハの上面（表面または裏面）に付着した異物を除去することが必要とされる。
特開２０１４−１５０１７８号公報
しかしながら、従来の方法、例えば１つのスクラブ処理工程を用いた方法では、ウェハの上面（表面または裏面）の全体から異物を除去することが困難となる場合があった。
そこで、本発明は、ウェハなどの基板の上面の全体に異物が付着した場合であっても、これを除去することができる基板処理装置および基板保持装置を提供することを目的とする。
一態様は、基板保持装置と、基板の上面をスクラブする処理ヘッドとを備えた基板処理装置であって、前記基板保持装置は、前記基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された前記基板を回転させる基板回転機構とを備え、前記基板ホルダは、前記基板が前記基板ホルダに保持された状態において、前記基板の上面よりも上方に突出しないように、前記基板の上面よりも下方に配置されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板ホルダは、前記基板の最外周面を保持する保持チャックを備えており、前記保持チャックは、前記基板の周方向に沿って等間隔に配置された複数のチャック部材を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記保持チャックの前記基板との接触面を洗浄する洗浄機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板ホルダは、前記保持チャックを前記基板に近接する方向に移動させるプッシャと、前記保持チャックを前記基板から離間する方向に移動させるリリーサとを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板を吸引保持する基板吸引機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板を前記基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板回転機構は、前記基板ホルダを支持するホルダ支持部材と、前記ホルダ支持部材に連結され、前記ホルダ支持部材を前記基板の軸心を中心として回転させる回転装置とを備えていることを特徴とする。
他の態様は、基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された前記基板を回転させる基板回転機構とを備え、前記基板ホルダは、前記基板が前記基板ホルダに保持された状態において、前記基板の上面よりも上方に突出しないように、前記基板の上面よりも下方に配置されていることを特徴とする基板保持装置である。
好ましい態様は、前記基板ホルダは、前記基板の最外周面を保持する保持チャックを備えており、前記保持チャックは、前記基板の周方向に沿って等間隔に配置された複数のチャック部材を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記保持チャックの前記基板との接触面を洗浄する洗浄機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板ホルダは、前記保持チャックを前記基板に近接する方向に移動させるプッシャと、前記保持チャックを前記基板から離間する方向に移動させるリリーサとを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板を吸引保持する基板吸引機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板を前記基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板回転機構は、前記基板ホルダを支持するホルダ支持部材と、前記ホルダ支持部材に連結され、前記ホルダ支持部材を前記基板の軸心を中心として回転させる回転装置とを備えていることを特徴とする。
基板ホルダは、基板が基板ホルダに保持された状態において、基板の上面よりも下方に配置されている。したがって、スクラバーは、基板ホルダに接触することなく、基板の上面の全体を処理することができる。結果として、スクラバーは、基板の上面の全体に異物が付着した場合であっても、異物を除去することができる。
図１（ａ）および図１（ｂ）は基板の一例であるウェハの周縁部を示す拡大断面図である。 基板処理装置の一実施形態を示す側面図である。 スクラバーおよび揺動アームの内部構造を示す図である。 スクラバーを下方から見た図である。 スクラバーに備えられたテープカートリッジを示す断面図である。 基板処理装置の一実施形態を示す平面図である。 回転装置の他の実施形態を示す図である。 ウェハの最外周面に近接する方向に水平に移動するチャック部材を示す図である。 ウェハの最外周面から離間する方向に水平に移動するチャック部材を示す図である。 ウェハを保持したときのチャック部材を示す図である。 ウェハをスクラブ処理するスクラバーを示す図である。 チャック部材の他の実施形態を示す図である。 ホルダ連結部の他の実施形態を示す図である。 チャック部材の上方に配置された監視センサを示す図である。 プッシャの他の実施形態を示す図である。 プッシャのさらに他の実施形態を示す図である。 プッシャのさらに他の実施形態を示す図である。 ウェハを吸引保持する基板吸引機構を示す図である。 図１８のチャック部材の一部を上から見た図である。 洗浄機構を示す図である。 ウェハを基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を示す図である。 ウェハを基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を示す図である。 ウェハを基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を示す図である。 連通部の他の実施形態を示す図である。 上述した基板処理装置（研磨装置）を備えた基板処理システムの一実施形態を模式的に示す平面図である。 洗浄ユニットの一実施形態を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。以下で説明する複数の実施形態において、特に説明しない一実施形態の構成は、他の実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
図１（ａ）および図１（ｂ）は基板の一例であるウェハの周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図１（ａ）はいわゆるストレート型のウェハの断面図であり、図１（ｂ）はいわゆるラウンド型のウェハの断面図である。図１（ａ）のウェハＷにおいて、ベベル部は、上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、および側部（アペックス）Ｒから構成されるウェハＷの最外周面（符号Ｂで示す）である。
図１（ｂ）のウェハＷにおいては、ベベル部は、ウェハＷの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分（符号Ｂで示す）である。より具体的には、ベベル部Ｂは、上側湾曲部（上側ベベル部）Ｐ、下側湾曲部（下側ベベル部）Ｑ、および側部（アペックス）Ｒから構成される。上側湾曲部Ｐと下側湾曲部Ｑとの間に位置する側部Ｒは、ウェハＷの最も外側に位置する頂部である。
トップエッジ部は、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する領域であって、かつウェハＷの上面ＵＳの最も外側に位置する環状の平坦部Ｅ１である。トップエッジ部Ｅ１はウェハＷの上面ＵＳの一部を構成している。ボトムエッジ部は、トップエッジ部Ｅ１とは反対側に位置し、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する環状の平坦部Ｅ２である。ボトムエッジ部Ｅ２はウェハＷの下面ＬＳの最も外側に位置する領域であり、ウェハＷの下面ＬＳの一部を構成している。
図２は基板処理装置の一実施形態を示す側面図である。図２に示すように、基板処理装置は、基板の一例であるウェハＷを保持する基板保持装置１と、ウェハＷの上面（ウェハＷの表面または裏面）をスクラブ（擦り洗いまたは研磨）するスクラバー（処理ヘッド）５０と、ウェハＷの下面（ウェハＷの表面または裏面）を流体圧により非接触で支持する静圧支持機構１９０とを備えている。
基板保持装置１は、ウェハＷの上面ＵＳよりも下方に配置されており、ウェハＷを保持し、かつ保持されたウェハＷを解放するように構成されている。基板保持装置１は、ウェハＷの最外周面（すなわち、ベベル部Ｂ）を保持する基板ホルダ５と、基板ホルダ５に保持されたウェハＷをその軸心ＣＰを中心として回転させる基板回転機構１０とを備えている。
スクラバー５０はウェハＷの上側に配置されており、静圧支持機構１９０はウェハＷの下側に配置されている。スクラバー５０は、基板ホルダ５に保持されたウェハＷの上面ＵＳをスクラブしてウェハＷの上面ＵＳから異物や傷を除去する。静圧支持機構１９０は、基板回転機構１０の内側空間、より具体的には、基板ホルダ５の内側空間内に配置されている。
スクラバー５０はスクラバーシャフト５１を介して揺動アーム５３の一端に連結されており、揺動アーム５３の他端は揺動軸５４に固定されている。揺動軸５４は軸回転機構５５に連結されている。この軸回転機構５５により揺動軸５４が駆動されると、スクラバー５０は、図２に示す処理位置とウェハＷの半径方向外側にある退避位置との間を移動する。
揺動軸５４には、スクラバー５０を上下方向に移動させるスクラバー昇降機構５６がさらに連結されている。このスクラバー昇降機構５６は、揺動軸５４およびスクラバーシャフト５１を介してスクラバー５０を昇降させる。スクラバー５０は、スクラバー昇降機構５６によりウェハＷの上面に接触するまで下降される。スクラバー昇降機構５６としては、エアシリンダ、またはサーボモータとボールねじとの組み合わせなどが使用される。
スクラバー５０が連結された揺動アーム５３、揺動アーム５３が固定された揺動軸５４、揺動軸５４が連結された軸回転機構５５、およびスクラバー昇降機構５６は、スクラバー移動機構を構成している。スクラバー移動機構は、上述した構成要素（すなわち、揺動アーム５３、揺動軸５４、軸回転機構５５、およびスクラバー昇降機構５６）以外の構成を備えてもよい。
図３はスクラバー５０および揺動アーム５３の内部構造を示す図である。図３に示すように、揺動アーム５３には、スクラバー５０をその軸心を中心として回転させるスクラバー回転機構５８が配置されている。このスクラバー回転機構５８は、スクラバーシャフト５１に固定されたプーリｐ１と、揺動アーム５３に設けられたモータＭ１と、モータＭ１の回転軸に固定されたプーリｐ２と、プーリｐ１，ｐ２に掛け渡されたベルトｂ１とを備えている。モータＭ１の回転は、プーリｐ１，ｐ２およびベルトｂ１によりスクラバーシャフト５１に伝達され、スクラバーシャフト５１とともにスクラバー５０が回転する。
図４はスクラバー５０を下方から見た図である。スクラバー５０の下面は、基板ホルダ５に保持されているウェハＷの上面（ウェハＷの表面または裏面）をスクラブ（擦り洗いまたは研磨）する円形のスクラブ面を構成する。スクラバー５０は、ウェハＷの上面に対向して配置された複数のスクラブ部材としてのテープ６１を備えている。スクラバー５０は、複数の（図４では３つの）テープカートリッジ６０を備えており、各テープカートリッジ６０にテープ６１が収容されている。これらのテープカートリッジ６０は、着脱可能にスクラバー５０の内部に設置されている。
ウェハＷの上方には、ウェハＷの上面に処理液（洗浄液または研磨液）を供給する液体供給ノズル２７が配置されている（図２参照）。この液体供給ノズル２７は、図示しない液体供給源に接続され、液体供給ノズル２７を通じてウェハＷの上面に処理液が供給されるようになっている。図示しないが、ウェハＷの上方には、二流体ジェットノズルが配置されてもよい。必要に応じて、二流体ジェットノズルから、液体の圧縮気体との混合流体がウェハＷの上面に供給され、スクラバー５０で除去されなかった微小な異物や屑が除去される。
ウェハＷをスクラブ処理するときは、スクラバー回転機構５８によりスクラバー５０がその軸心を中心として回転し、テープ６１がスクラバー５０の中心軸周りに回転する。これによりテープ６１がウェハＷの上面に摺接される。このように、スクラバー５０のスクラブ面は、回転する複数のテープ６１により形成される。
ウェハＷの下面は、流体圧により支持されているので、ウェハＷを撓ませることなく大きな荷重でテープ６１をウェハＷの上面に対して押し付けることができる。ウェハＷの上面を構成する材料は、テープ６１との摺接により僅かに削り取られ、これにより、ウェハＷに付着している異物やウェハＷの表面傷を除去することができる。
図５はスクラバー５０に備えられたテープカートリッジ６０を示す断面図である。図５に示すように、テープカートリッジ６０は、テープ６１と、このテープ６１をウェハＷに対して押し付ける押圧部材６２と、この押圧部材６２をウェハに向かって付勢する付勢機構６３と、テープ６１を繰り出すテープ繰り出しリール６４と、使用されたテープ６１を巻き取るテープ巻き取りリール６５とを備えている。テープ６１は、テープ繰り出しリール６４から、押圧部材６２を経由して、テープ巻き取りリール６５に送られる。複数の押圧部材６２は、スクラバー５０の半径方向に沿って延びており、かつスクラバー５０の周方向において等間隔に配置されている。したがって、各テープ６１のウェハ接触面（基板接触面）は、スクラバー５０の半径方向に延びている。図５に示す例では、付勢機構６３としてばねが使用されている。
テープ巻き取りリール６５は、図３および図４に示すテープ巻き取り軸６７の一端に連結されている。テープ巻き取り軸６７の他端には、かさ歯車６９が固定されている。複数のテープカートリッジ６０に連結されたこれらのかさ歯車６９は、モータＭ２に連結されたかさ歯車７０と噛み合っている。したがって、テープカートリッジ６０のテープ巻き取りリール６５は、モータＭ２により駆動されてテープ６１を巻き取るようになっている。モータＭ２、かさ歯車６９，７０、およびテープ巻き取り軸６７は、テープ６１をテープ繰り出しリール６４からテープ巻き取りリール６５に送るテープ送り機構を構成する。
テープ６１に使用される材料としては、不織布、織布、編み布が挙げられる。好ましくは、ＰＶＡスポンジよりも硬い不織布が使用される。このような不織布を使用することで、ウェハＷに付着している異物、特にウェハＷの表面に食い込んだ異物を除去することができる。砥粒を有しないテープ６１に代えて、砥粒を含む研磨層が片面に形成された研磨テープをスクラブ部材として用いてもよい。
ウェハＷのスクラブ処理中は、テープ６１は、テープ繰り出しリール６４からテープ巻き取りリール６５に所定の速度で送られる。したがって、常に新しい（未使用の）テープ６１の面がウェハＷに接触する。テープ６１は、その終端の近傍にエンドマーク（図示せず）を有している。このエンドマークは、テープ６１に近接して配置されたエンドマーク検知センサ７１によって検知されるようになっている。エンドマーク検知センサ７１がテープ６１のエンドマークを検知すると、エンドマーク検知センサ７１から検知信号が動作制御部（図示せず）に送られる。検知信号を受け取った動作制御部は、テープ６１の交換を促す信号（警報など）を発するようになっている。テープカートリッジ６０は、別々に取り外しが可能となっており、簡単な操作でテープカートリッジ６０を交換することが可能となっている。
スクラバー５０の退避位置は基板回転機構１０の外側にあり、スクラバー５０は退避位置と処理位置との間を移動する。スクラバー５０の退避位置には、処理液（例えば、純水）が貯留されたタンク（図示せず）が設置されている。スクラバー５０が退避位置にあるときは、スクラブ部材（より具体的には、テープ６１）の乾燥を防止するために、スクラバー５０の下面（スクラブ面）が浸水される。タンクの処理液は、スクラバー５０がウェハＷの表面処理を行うたびに入れ替えられ、常に清浄な状態に維持される。
図２に示すように、静圧支持機構１９０は、ウェハＷの下面に隣接する支持ステージ１９１と、支持ステージ１９１を支える支持軸１９３と、支持軸１９３を介して支持ステージ１９１を回転させるステージ回転機構１９９とを備えている。
支持軸１９３は、図示しない直動ガイド（ボールスプライン）により上下動自在に支持されており、さらに支持軸１９３の下部は、ステージ昇降機構１９８に連結されている。このステージ昇降機構１９８により支持ステージ１９１はその基板支持面がウェハＷの下面に近接した位置に達するまで上昇されるようになっている。ステージ回転機構１９９は、支持軸１９３に取り付けられたプーリｐ３と、モータＭ３と、モータＭ３の回転軸に固定されたプーリｐ４と、プーリｐ３，ｐ４の間に掛け渡されたベルトｂ２とを備えている。このステージ回転機構１９９は、支持軸１９３を中心として支持ステージ１９１を回転させる。
流体は、図示しない流体供給源から支持ステージ１９１に連続的に供給され、ウェハＷの下面と支持ステージ１９１との間の隙間を流れる。ウェハＷと支持ステージ１９１との間の隙間は流体で満たされ、ウェハＷは流体の圧力により支持される。ウェハＷと支持ステージ１９１とは非接触に保たれる。このように、静圧支持機構１９０は、流体圧によりウェハＷを非接触に支持することができるので、ウェハＷに形成されたデバイスの破壊を防止することができる。静圧支持機構１９０に使用される流体としては、純水などの液体が好ましく使用される。使用される流体としては、非圧縮性流体である液体のほかに、空気や窒素などの圧縮性流体である気体を用いてもよい。
スクラバー５０のスクラブ面と静圧支持機構１９０の基板支持面は、ウェハＷに関して対称的に配置される。すなわち、スクラバー５０のスクラブ面と静圧支持機構１９０の基板支持面はウェハＷを挟むように配置されており、スクラバー５０からウェハＷに加えられる荷重は、スクラバー５０の真下（反対側）から静圧支持機構１９０によって支持される。したがって、スクラバー５０は、大きな荷重をウェハＷの上面に加えることができる。スクラバー５０はスクラブ面の端部がウェハＷの中心上に位置するように配置されることが好ましい。
図６は基板処理装置の一実施形態を示す平面図である。図６では、基板保持装置１、特に、基板ホルダ５と基板回転機構１０とが描かれている。図６に示すように、基板回転機構１０は、基板ホルダ５を支持するホルダ支持部材１１と、ホルダ支持部材１１に連結され、ホルダ支持部材１１をウェハＷの軸心ＣＰを中心として回転させる回転装置１２とを備えている。
基板回転機構１０は、回転装置１２の駆動によって基板ホルダ５とともにウェハＷを回転させる機構であり、基板ホルダ５に保持されたウェハＷは基板回転機構１０によって、ウェハＷの軸心ＣＰを中心として回転される。
ホルダ支持部材１１は、基板ホルダ５が連結され、かつ円筒形状を有するホルダ連結部１５と、ホルダ連結部１５が接続され、かつ環状形状を有する回転基台１６とを備えている。本実施形態では、ホルダ連結部１５および回転基台１６は一体成形部材であるが、これらホルダ連結部１５および回転基台１６は別部材であってもよい。
円筒状のホルダ連結部１５は、鉛直方向、すなわち、ウェハＷの上面（または下面）に対して垂直に延びており、基板ホルダ５に保持されたウェハＷと同心状に配置されている。ホルダ連結部１５の内径はウェハＷの直径よりも大きく、上述した静圧支持機構１９０はホルダ連結部１５の半径方向内側の空間に配置されている。
図２および図６に示すように、回転基台１６は、ホルダ連結部１５の下端に固定されており、ホルダ連結部１５の半径方向外側に延びている。回転基台１６は、水平方向、すなわち、ウェハＷの上面（または下面）と平行に延びており、基板ホルダ５に保持されたウェハＷと同心状に配置されている。ホルダ支持部材１１の下方には、水平方向に延びる固定基台１９が配置されており、ステージ昇降機構１９８および回転装置１２は固定基台１９上に載置されている。
本実施形態では、ホルダ支持部材１１を回転させるためのアクチュエータとしての回転装置１２は、モータ１２ａと、モータ１２ａに接続されたモータプーリ１２ｂとの組み合わせである。モータ１２ａは、例えば、サーボモータである。モータプーリ１２ｂは、その外周面にホルダ支持部材１１を回転させるための駆動歯車１７を有している。回転基台１６は、その外周面に駆動歯車１７と噛み合う従動歯車１８を有している。これら駆動歯車１７および従動歯車１８が互いに噛み合った状態で、モータ１２ａが駆動されると、モータプーリ１２ｂとともに回転基台１６は回転する。ホルダ連結部１５は、回転基台１６とともに回転し、基板ホルダ５を介して基板ホルダ５に保持されたウェハＷをその軸心ＣＰを中心として回転させる。
図７は回転装置１２の他の実施形態を示す図である。図７に示すように、回転装置１２は、モータ１２ａと、モータプーリ１２ｂと、タイミングベルト２０との組み合わせであってもよい。タイミングベルト２０は、モータプーリ１２ｂと回転基台１６との間に掛け渡されている。モータ１２ａが駆動されると、タイミングベルト２０を介してモータプーリ１２ｂとともに回転基台１６は回転する。
基板ホルダ５は、ウェハＷが基板ホルダ５に保持された状態において、ウェハＷの上面ＵＳよりも上方に突出しないように、ウェハＷの上面ＵＳよりも下方に配置されている。図２および図６に示すように、基板ホルダ５は、ウェハＷの最外周面（すなわち、ベベル部Ｂ）に接触して、この最外周面を保持（挟持）する保持チャック３０と、保持チャック３０をウェハＷに近接する方向に移動させるプッシャ３２と、保持チャック３０をウェハＷから離間する方向に移動させるリリーサ３４とを備えている。
図６に示すように、保持チャック３０は、ウェハＷの周方向に沿って等間隔に配置された複数の（本実施形態では、４つの）チャック部材３０ａを備えている。チャック部材３０ａの数は本実施形態には限定されない。互いに隣接するチャック部材３０ａの間には、隙間が形成されており、複数のチャック部材３０ａは互いに非接触である。したがって、複数のチャック部材３０ａは、ウェハＷの最外周面に近接する方向およびウェハＷの最外周面から離間する方向に水平に独立して移動可能である。ウェハＷが基板回転機構１０によって回転すると、ウェハＷには遠心力が作用する。保持チャック３０は、ウェハＷがその回転による遠心力によって保持チャック３０から飛び出さないように、ウェハＷの最外周面を保持するように構成されている。
各チャック部材３０ａは円弧状に湾曲しており、保持チャック３０はこれら円弧状のチャック部材３０ａの組み合わせによって環状形状を有する。環状の保持チャック３０はホルダ連結部１５およびウェハＷと同心状に配置されている。保持チャック３０はホルダ連結部１５の半径方向内側に配置されている。
図８はウェハＷの最外周面に近接する方向に水平に移動するチャック部材３０ａを示す図である。図９はウェハＷの最外周面から離間する方向に水平に移動するチャック部材３０ａを示す図である。すべてのチャック部材３０ａが複数のプッシャ３２によってウェハＷに近接する方向に移動すると、すべてのチャック部材３０ａは、ウェハＷを挟むようにウェハＷを保持する。逆に、すべてのチャック部材３０ａが複数のリリーサ３４によってウェハＷから離間する方向に移動すると、すべてのチャック部材３０ａは、ウェハＷの保持を解除する。
基板ホルダ５は、プッシャ３２の付勢力およびリリーサ３４の付勢力を受ける付勢力受け部４０と、付勢力受け部４０および保持チャック３０に連結された複数の連結部材４２とを備えている。付勢力受け部４０は、複数の（本実施形態では、４つの）受け止め部材４０ａを備えている。受け止め部材４０ａの数はチャック部材３０ａの数に対応している。互いに隣接する受け止め部材４０ａの間には、隙間が形成されており、複数の受け止め部材４０ａは互いに非接触である。したがって、複数の受け止め部材４０ａは、独立して移動可能である。
各受け止め部材４０ａは円弧状に湾曲しており、付勢力受け部４０はこれら円弧状の受け止め部材４０ａの組み合わせによって環状形状を有する。環状の付勢力受け部４０は、ホルダ連結部１５、保持チャック３０、およびウェハＷと同心状に配置されている。付勢力受け部４０はホルダ連結部１５の半径方向外側に配置されており、各受け止め部材４０ａは付勢力受け部４０の半径方向内側および半径方向外側に移動可能である。
図６に示すように、各受け止め部材４０ａおよび各チャック部材３０ａは複数の（本実施形態では、３つの）連結部材４２に接続されており、各受け止め部材４０ａはこれら複数の連結部材４２を介して各チャック部材３０ａに連結されている。したがって、チャック部材３０ａは、受け止め部材４０ａと連動して水平方向に移動する。本実施形態では、基板保持装置１は、１２本の連結部材４２を備えており、これら１２本の連結部材４２はウェハＷの周方向に沿って等間隔に、かつ放射状に配置されている。
図８および図９に示すように、本実施形態では、プッシャ３２は、シリンダ本体３５とピストンロッド３６とを備えるエアシリンダ３７と、ピストンロッド３６の先端に固定された球状のヘッド３８とを備えた付勢装置である。ヘッド３８はボールヘッドと呼ばれてもよい。本実施形態では、プッシャ３２の数は、受け止め部材４０ａの数およびチャック部材３０ａの数に対応している。複数の（本実施形態では、４つの）プッシャ３２は、ウェハＷの周方向に沿って等間隔に配置されている（図６参照）。プッシャ３２の数は本実施形態には限定されない。
図８および図９に示すように、本実施形態では、リリーサ３４は水平方向に配置された水平コイルばね（付勢部材）である。本実施形態では、１２個のリリーサ３４がホルダ連結部１５に装着されており、各連結部材４２は各リリーサ３４を貫通している。リリーサ３４の数は連結部材４２の数に対応している。
ホルダ連結部１５は、連結部材４２が貫通し、かつリリーサ３４が装着される装着穴１５ａと、連結部材４２が貫通する貫通穴１５ｂとを有している。これら装着穴１５ａおよび貫通穴１５ｂは、互いに連通しており、水平方向に延びている。装着穴１５ａは、連結部材４２が貫通可能であり、かつリリーサ３４が装着可能な大きさを有しており、貫通穴１５ｂは連結部材４２が貫通可能な大きさを有している。
各受け止め部材４０ａは、ヘッド３８の表面形状に対応する形状を有する円弧状の湾曲溝４１を有している。複数の受け止め部材４０ａの複数の湾曲溝４１の組み合わせによって、付勢力受け部４０には、環状の窪みが形成される。湾曲溝４１は、ヘッド３８が緩やかに嵌まり合うサイズを有しており、付勢力受け部４０は、ヘッド３８が湾曲溝４１に嵌まり合った状態でスムーズに回転可能である。
シリンダ本体３５の内部空間は、ピストンロッド３６により第１圧力室３５ａと第２圧力室３５ｂとに分けられており、シリンダ本体３５には、２本の気体移送ライン（図示しない）が接続されている。気体移送ラインは気体供給源（図示しない）に接続されている。
図８に示すように、気体移送ラインを通じて第１圧力室３５ａに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド３６およびヘッド３８はウェハＷの最外周面に近接する方向に移動する。ヘッド３８は、受け止め部材４０ａの湾曲溝４１に嵌まり合った状態で、受け止め部材４０ａおよび連結部材４２を介してチャック部材３０ａをウェハＷの最外周面に押し付ける。複数のチャック部材３０ａは、ウェハＷの最外周面に近接する方向に移動して、ウェハＷを挟み込む。このようにして、保持チャック３０はウェハＷを保持（挟持）することができる。
図１０はウェハＷを保持したときのチャック部材３０ａを示す図である。図１０に示すように、チャック部材３０ａは、ウェハＷと接触する接触面４５と、保持されたウェハＷの上面ＵＳの下方に位置する上面４６とを有している。接触面４５の縦断面は、ウェハＷの最外周面の縦断面形状に沿うような湾曲形状を有している。接触面４５は、上面４６およびチャック部材３０ａの内側湾曲面４７に接続されている。チャック部材３０ａは、上面４６に接続された外側湾曲面４８を有しており、外側湾曲面４８は内側湾曲面４７の反対側に位置している。
チャック部材３０ａの接触面４５は、ウェハＷの最外周面（より具体的には、下側湾曲部Ｑ、側部Ｒ、および上側湾曲部Ｐから構成されたベベル部Ｂ）に接触する接触面である。ウェハＷは、裏面（すなわち、デバイスが形成されていない面）が上を向き、表面（すなわち、デバイスが形成されている面）が下を向くように、保持チャック３０に保持される場合がある。この場合、保持チャック３０は、各チャック部材３０ａの接触面４５がデバイスに接触しないように、ウェハＷを保持する。
プッシャ３２および回転装置１２を含む基板保持装置１の動作は制御装置２００によって制御される（図２参照）。制御装置２００は、上述した動作制御部と同一であってもよく、または異なっていてもよい。制御装置２００は、基板保持装置１を含む基板処理装置の全体の動作を制御してもよい。制御装置２００はすべてのプッシャ３２を動作させる。より具体的には、制御装置２００は、気体移送ラインに接続された圧力調整機構（図示しない）を動作させて、すべてのエアシリンダ３７への圧縮気体の供給を制御する。制御装置２００は、保持チャック３０がウェハＷの最外周面を保持（挟持）した状態で、回転装置１２を動作させて、ホルダ支持部材１１を回転させる。
プッシャ３２は、ホルダ支持部材１１の回転基台１６の上方に配置されており、回転基台１６とは分離して配置されている。したがって、プッシャ３２は、回転基台１６とともには回転せず、付勢力受け部４０に対して付勢力を付与し続ける。付勢力受け部４０および保持チャック３０は、プッシャ３２による付勢力を受けた状態でホルダ支持部材１１とともに回転する。ウェハＷは、保持チャック３０に保持された状態で、ウェハＷの軸心ＣＰを中心として回転し、スクラバー５０は、ウェハＷのスクラブ処理を開始する。
図１１はウェハＷをスクラブ処理するスクラバー５０を示す図である。本実施形態では、保持チャック３０は、そのチャック部材３０ａの全体がウェハＷの上面ＵＳよりも下方に位置するようにウェハＷを保持している。より具体的には、チャック部材３０ａの上面４６はウェハＷの上面ＵＳよりも下方に配置されている。したがって、スクラバー５０は、そのテープ６１がチャック部材３０ａに接触することなく、トップエッジ部Ｅ１を含むウェハＷの上面ＵＳの全体をスクラブ処理することができる。
本実施形態に係る基板処理装置との比較例について説明する。比較例では、ウェハＷの上面の全体を処理するためには、ウェハＷの中心側領域を保持してウェハＷの上面の外側領域を処理する工程と、ウェハＷの外側領域を保持してウェハＷの上面の中心側領域を処理する工程とが必要である。したがって、ウェハＷの上面の全体を処理するための２つの処理工程が必要である。結果として、ウェハＷの処理工程には手間がかかり、これら２つの処理工程を実行するための複数の装置が必要となる。本実施形態によれば、ウェハＷの上面の全体の処理は、ウェハＷを保持する部位を変えることなく、１つの工程（すなわち、１台の基板処理装置）で効率的に行われる。
図１２はチャック部材３０ａの他の実施形態を示す図である。図１２に示すように、チャック部材３０ａの上面４６は、チャック部材３０ａの内側湾曲面４７から外側湾曲面４８に向かって斜め下方に傾斜する傾斜面であってもよい。このような形状により、テープ６１のチャック部材３０ａへの接触が確実に防止される。上面４６に付着した液体は積極的にウェハＷの外部に流れ、液体の接触面４５への浸入が防止される。
図１３はホルダ連結部１５の他の実施形態を示す図である。図１３に示すように、ホルダ連結部１５の上面１５ｃもチャック部材３０ａの上面４６と同様に傾斜面（テーパー面）であってもよい。より具体的には、ホルダ連結部１５の上面１５ｃは、ホルダ連結部１５の内周面１５ｄから外周面１５ｅに向かって斜め下方に傾斜している。図１３に示す実施形態では、ホルダ連結部１５の上面１５ｃの傾斜角度およびチャック部材３０ａの上面４６の傾斜角度は同一である。
一実施形態では、チャック部材３０ａの材質は、疎水性または撥水性を有する樹脂（例えば、ＰＥＥＫまたはＰＴＦＥ）であってもよい。このような構成により、チャック部材３０ａは液体供給ノズル２７から供給された液体をはじくことができるため、液体とともに流れる異物のチャック部材３０ａへの付着が防止される。チャック部材３０ａの材質のみならず、ホルダ支持部材１１（より具体的には、ホルダ連結部１５）の材質も疎水性または撥水性を有する樹脂であってもよい。
図１４はチャック部材３０ａの上方に配置された監視センサ１２０を示す図である。図１４に示すように、チャック部材３０ａの上方には、チャック部材３０ａの上面４６を検知する監視センサ１２０が配置されてもよい。監視センサ１２０は、チャック部材３０ａの上面４６のみならず、ホルダ連結部１５の上面１５ｃを検知してもよい。監視センサ１２０は制御装置２００に電気的に接続されており、制御装置２００は監視センサ１２０から送られたセンサデータに基づいてチャック部材３０ａの上面４６の状態を監視する。
ウェハＷのスクラブ処理中、スクラバー５０は、そのテープ６１によってチャック部材３０ａの上面４６（およびホルダ連結部１５の上面１５ｃ）を削ってしまうおそれがある。チャック部材３０ａが摩耗すると、保持チャック３０はウェハＷを適切に保持することができなくおそれがあり、結果として、ウェハＷは保持チャック３０から飛び出してしまうおそれがある。
そこで、制御装置２００は、監視センサ１２０から送られるセンサデータに基づいてチャック部材３０ａの上面４６（およびホルダ連結部１５の上面１５ｃ）がすり減っているか否かを判断し、この判断に基づいてインターロック動作を実行する。このインターロック動作は、ウェハＷのスクラブ処理の開始を許容しない動作である。
一実施形態では、監視センサ１２０は非接触型の表面粗さセンサである。この場合、制御装置２００は、監視センサ１２０から送られたセンサデータに基づいて上面４６の表面粗さを監視する。
他の実施形態では、監視センサ１２０は、監視センサ１２０と上面４６との間の距離を測定する距離センサである。この場合、制御装置２００は、監視センサ１２０から送られたセンサデータに基づいて監視センサ１２０と上面４６との間の距離を監視する。
さらに他の実施形態では、監視センサ１２０は上面４６を撮像する画像センサである。この場合、制御装置２００は、監視センサ１２０から送られたセンサデータに基づいて上面４６の画像を処理し、処理された画像を監視する。監視センサ１２０は、上面４６に光を照射する発光部と、反射された光を受光する受光部とを備えた光学センサであってもよい。
一実施形態では、チャック部材３０ａは異なる種類の要素（材質、色）を有する２層構造を有してもよい。例えば、チャック部材３０ａの上層（第１層）は黒色を有する材質（例えば、ＰＥＥＫ樹脂）であり、チャック部材３０ａの下層（第２層）は白色を有する材質（例えば、ＰＴＦＥ樹脂）であってもよい。他の実施形態では、チャック部材３０ａの下層は水または空気に反応すると、色が変わる材質から構成されてもよく、または水または空気に反応すると色が変わる変色部材がチャック部材３０ａの上層と下層との間に介在されてもよい。このような構成により、監視センサ１２０は、露出した下層を検知し、制御装置２００は、上層の摩耗を確実に判断することができる。
チャック部材３０ａの少なくとも上面４６には、耐摩耗性を有するコーティング剤（例えば、ダイヤモンドコート）が塗装されていてもよい。このようなコーティング剤はチャック部材３０ａの寿命を延ばすことができる。
ウェハＷのスクラブ処理が開始される前、またはウェハＷのスクラブ処理終了後、制御装置２００は、この上面４６の摩耗具合を示す数値が所定のしきい値を超えたか否かを判断する。この数値が所定のしきい値を超えた場合、制御装置２００はインターロック動作を実行する。
ウェハＷのスクラブ処理終了後、制御装置２００は回転装置１２の動作を停止させる。その後、図９に示すように、気体移送ラインを通じて第２圧力室３５ｂに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド３６およびヘッド３８はウェハＷから離間する方向に移動する。ホルダ連結部１５に装着されたリリーサ３４は、プッシャ３２のウェハＷからの離間とともに受け止め部材４０ａをホルダ連結部１５から離間させる。結果として、連結部材４２を介して受け止め部材４０ａに連結されたチャック部材３０ａはウェハＷから離間する方向に水平に移動し、チャック部材３０ａの接触面４５とウェハＷの最外周面との間には隙間が形成される。このようにして、ウェハＷは保持チャック３０による保持から解放される。
図１５はプッシャ３２の他の実施形態を示す図である。図１５に示すように、プッシャ３２は、ヘッド３８の代わりに、カムフォロアとしてのヘッド８０を備えてもよい。ヘッド８０はカムフォロアヘッドと呼ばれてもよい。図１５に示す実施形態では、ピストンロッド３６はヘッド８０に接続されており、ヘッド８０のローラー８０ａは受け止め部材４０ａに接触可能である。図１５では、受け止め部材４０ａは湾曲溝４１（図８および図９参照）を有していないが、湾曲溝４１を有してもよい。ウェハＷのスクラブ処理中では、ヘッド８０のローラー８０ａは、受け止め部材４０ａおよび連結部材４２を介してチャック部材３０ａをウェハＷの最外周面に押し付けつつ、ローラー８０ａの軸心を中心として回転する。
図１６はプッシャ３２のさらに他の実施形態を示す図である。図１６に示すように、プッシャ３２は、エアシリンダ３７と、ピストンロッド３６の先端に固定された幅広形状を有するヘッド９０とを備えている。ヘッド９０は幅広ヘッドと呼ばれてもよい。ヘッド９０は、その内側湾曲面９０ａから受け止め部材４０ａの外側湾曲面に向かって延びる複数の押圧ボール９１を備えている。本実施形態では、５つの押圧ボール９１が設けられているが、押圧ボール９１の数は本実施形態には限定されない。
第１圧力室３５ａに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド３６およびヘッド９０は受け止め部材４０ａに近接する方向に移動し、複数の押圧ボール９１は受け止め部材４０ａおよび連結部材４２を介してチャック部材３０ａをウェハＷの最外周面に押し付ける。
図１７はプッシャ３２のさらに他の実施形態を示す図である。図１７に示すように、ヘッド９０は、その内部に装着された複数の磁石９２を備えてもよい。本実施形態では、５つの磁石９２が設けられているが、磁石９２の数は本実施形態には限定されない。これら複数の磁石９２のそれぞれは、磁石９２の一部が内側湾曲面９０ａから露出するように装着されている。
受け止め部材４０ａの内部には、上述した磁石９２と同じ数の磁石９３が装着されている。これら複数の磁石９３のそれぞれは、磁石９３の一部が受け止め部材４０ａの外側湾曲面から露出するように装着されている。一実施形態では、これら磁石９２および磁石９３のそれぞれは、ネオジム磁石である。
磁石９２および磁石９３は、同じ磁極同士が対向するように配置されており、磁石９２と磁石９３との間には、反発力が発生する。したがって、第１圧力室３５ａに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド３６およびヘッド９０は受け止め部材４０ａに近接する方向に移動し、磁石９２は磁石９３に近接する方向に移動する。磁石９２が磁石９３に近接すると、磁石９２と磁石９３との間には、反発力が作用し、受け止め部材４０ａは磁石９３を介してホルダ連結部１５に近接する方向に移動する。結果として、チャック部材３０ａは受け止め部材４０ａおよび連結部材４２を介してウェハＷの最外周面に押し付けられる。
図１７に示す実施形態では、プッシャ３２は付勢力受け部４０とは非接触であるので、付勢力受け部４０が回転しても、プッシャ３２と付勢力受け部４０との接触に起因する騒音の問題は生じない。
図１８はウェハＷを吸引保持する基板吸引機構１００を示す図であり、図１９は図１８のチャック部材３０ａの一部を上から見た図である。図１８に示すように、基板保持装置１は、ウェハＷ、より具体的には、ウェハＷのボトムエッジ部Ｅ２（図１参照）を吸引保持する基板吸引機構１００を備えている。
図１８および図１９に示すように、チャック部材３０ａは、接触面４５および内側湾曲面４７に接続された平坦部４９をさらに有している。この平坦部４９は、水平方向に、すなわち、ウェハＷと平行に延びる部位である。本実施形態では、１つの平坦部４９が描かれているが、平坦部４９の数は複数であってもよい。複数の平坦部４９は、ウェハＷの周方向に沿って等間隔に配置されている。
平坦部４９は内側湾曲面４７からウェハＷの軸心ＣＰに向かって突出しており、この平坦部４９には、ウェハＷと垂直に延びる吸引穴４９ａが形成されている。この吸引穴４９ａは貫通穴である。吸引穴４９ａの数は平坦部４９の数に対応してもよい。基板吸引機構１００は、吸引穴４９ａに接続された吸引ライン１０１と、吸引ライン１０１に接続された吸引装置１０２とを備えている。
吸引ライン１０１の数は吸引穴４９ａの数に対応している。一実施形態では、複数の吸引ライン１０１が設けられる場合、これら複数の吸引ライン１０１は単一の吸引装置１０２に接続されてもよい。他の実施形態では、吸引ライン１０１の数に対応する吸引装置１０２が設けられてもよい。
保持チャック３０がウェハＷを保持した状態で、吸引装置１０２が駆動されると、吸引ライン１０１および吸引穴４９ａを通じてウェハＷの下面ＬＳ（より具体的には、ボトムエッジ部Ｅ２）は吸引保持される。図１８および図１９に示す実施形態では、保持チャック３０および基板吸引機構１００の両方はウェハＷを保持することができるため、ウェハＷはより確実に保持される。したがって、ウェハＷの保持チャック３０からの飛び出しは、より確実に防止される。
ウェハＷは、裏面（すなわち、デバイスが形成されていない面）が上を向き、表面（すなわち、デバイスが形成されている面）が下を向くように、保持チャック３０に保持される場合がある。この場合、保持チャック３０は、各チャック部材３０ａの平坦部４９がデバイスに接触しないように、ウェハＷを保持する必要がある。
洗浄工程などの処理目的によっては、ウェハＷは、表面（すなわち、デバイスが形成されている面）が上を向き、裏面（すなわち、デバイスが形成されていない面）が下を向くように、保持チャック３０に保持される場合がある。この場合、デバイスが形成されている面は上を向いているため、保持チャック３０がウェハＷを保持しても、各チャック部材３０ａの平坦部４９はデバイスには接触しない。
図示しないが、平坦部４９上には、ゴムシートなどの滑りにくい材質から構成された摩擦シートが貼り付けられてもよい。この摩擦シートおよび基板吸引機構１００は、ウェハＷの回転速度に応じて組み合わされてもよく、摩擦シートおよび基板吸引機構１００のうちのいずれか一方が選択されてもよい。摩擦シートと基板吸引機構１００との組み合わせは、ウェハＷの保持チャック３０からの飛び出しをより確実に防止することができる。
ウェハＷがスクラバー５０によってスクラブ処理されると、ウェハＷの上面ＵＳから除去された異物が保持チャック３０の接触面４５に付着することがある。このように、接触面４５に付着した異物はウェハＷに悪影響を与えるおそれがある。したがって、一実施形態では、液体供給ノズル２７（図２参照）は、保持チャック３０の接触面４５に向かって純水などの洗浄液を噴射してもよい。
他の実施形態では、基板保持装置１は、保持チャック３０のウェハＷとの接触面４５を洗浄する洗浄機構１１０を備えてもよい。図２０は洗浄機構１１０を示す図である。図２０に示すように、洗浄機構１１０は、純水などの洗浄液を噴射する噴射ノズル１１１と、噴射ノズル１１１を上昇および下降させる昇降装置１１２と、噴射ノズル１１１を昇降装置１１２とともに水平移動させる水平移動装置（スライダ）１１３とを備えている。噴射ノズル１１１は、鉛直方向に延びており、その途中で保持チャック３０の接触面４５に向かって折れ曲がった形状を有している。水平移動装置１１３は固定基台１９上に載置されている。
昇降装置１１２の一例として、エアシリンダを挙げることができ、水平移動装置１１３の一例として、スライドテーブルを挙げることができる。これら昇降装置１１２および水平移動装置１１３の動作の組み合わせは、噴射ノズル１１１の噴射口１１１ａを接触面４５に近接および離間することができる。
ウェハＷのスクラブ処理終了後、ウェハＷは搬送機（図示しない）によって基板処理装置から取り出される。ウェハＷが取り出された後、制御装置２００は、噴射ノズル１１１の噴射口１１１ａが接触面４５を向くように、昇降装置１１２および水平移動装置１１３を動作させる。その後、噴射ノズル１１１は、保持チャック３０の接触面４５に向かって洗浄液を噴射し、接触面４５を洗浄する。このとき、制御装置２００は、基板回転機構１０を動作させて、保持チャック３０を回転させてもよい。
図２１乃至図２３はウェハＷを基板ホルダ５の上方まで押し上げる基板押し上げ機構１３０を示す図である。図２１乃至図２３に示す実施形態におけるチャック部材３０ａの断面形状と上述した実施形態におけるチャック部材３０ａの断面形状とは、異なっているが、同一であってもよい。
基板保持装置１は、保持チャック３０の下方であって、かつホルダ支持部材１１の内側空間に配置された基板押し上げ機構１３０を備えている。ウェハＷのスクラブ処理終了後、搬送機は、ウェハＷを基板処理装置から取り出し、ウェハＷを保持した状態で、ウェハＷを搬送する。この基板押し上げ機構１３０は、ウェハＷを保持チャック３０の上方まで押し上げて、搬送機によるウェハＷの保持を容易にするための機構である。
基板押し上げ機構１３０は、ウェハＷの下面ＬＳに接触して、ウェハＷを押し上げるプッシャピン１３１と、チャック部材３０ａの下方に配置され、プッシャピン１３１を収容する中空状の筒部材１３２と、プッシャピン１３１を押し上げる押し上げ装置１３３と、プッシャピン１３１を押し下げる押し下げ部材１３６とを備えている。
プッシャピン１３１は、鉛直方向、すなわち、ウェハＷに対して垂直に延びる棒体１３１ａと、棒体１３１ａの下端に固定され、押し下げ部材１３６を支持する支持体１３１ｂとを備えている。棒体１３１ａは、ウェハＷの下面ＬＳをチャック部材３０ａの上面４６よりも高い位置まで押し上げることが可能な長さを有している。筒部材１３２は、その内部に形成された挿入穴１３２ａを有している。棒体１３１ａはこの挿入穴１３２ａに挿入されている。
筒部材１３２は、チャック部材３０ａの下面に隣接して配置されており、チャック部材３０ａとは非接触である。したがって、チャック部材３０ａがプッシャ３２およびリリーサ３４によって水平方向に移動しても、基板押し上げ機構１３０はチャック部材３０ａとともに移動しない。基板押し上げ機構１３０の押し上げ装置１３３は上述した固定基台１９（図２参照）に固定されてもよい。筒部材１３２は、ホルダ支持部材１１と分離して配置されており、ホルダ支持部材１１とともには回転しない。筒部材１３２は、筒部材１３２を固定する固定要素（図示しない）に固定されてもよい。
本実施形態において、チャック部材３０ａは平坦部４９を有している。平坦部４９には、筒部材１３２の挿入穴１３２ａに連通可能な連通部４９ｂが形成されている。連通部４９ｂは棒体１３１ａが貫通可能な大きさを有する連通穴であり、棒体１３１ａは挿入穴１３２ａおよび連通部４９ｂを通じてウェハＷの下面ＬＳにアクセスする。
図２４は連通部４９ｂの他の実施形態を示す図である。図２４に示すように、連通部４９ｂは外側湾曲面４８に向かって延びる切り欠きであってもよい。
本実施形態では、押し上げ装置１３３は、シリンダ本体１３４とピストンロッド１３５とを備えるエアシリンダである。シリンダ本体１３４の内部空間は、ピストンロッド１３５により第１圧力室１３４ａと第２圧力室１３４ｂとに分けられており、シリンダ本体１３４には、２本の気体移送ライン（図示しない）が接続されている。気体移送ラインは気体供給源（図示しない）に接続されている。
ピストンロッド１３５はプッシャピン１３１に固定されている。したがって、プッシャピン１３１は、ピストンロッド１３５の上昇とともに上昇し、ピストンロッド１３５の下降とともに下降する。一実施形態では、ピストンロッド１３５とプッシャピン１３１とは一体的に構成されてもよい。
本実施形態では、押し下げ部材１３６は鉛直方向に配置された鉛直コイルばね（付勢部材）である。プッシャピン１３１の棒体１３１ａは押し下げ部材１３６を貫通しており、押し下げ部材１３６は筒部材１３２の下端と棒体１３１ａの下端に固定された支持体１３１ｂとの間に配置されている。
ウェハＷのスクラブ処理終了後、制御装置２００は、チャック部材３０ａの連通部４９ｂが所定の位置で停止するように、回転装置１２の動作を制御する。この所定の位置は、リリーサ３４（図９参照）がチャック部材３０ａをウェハＷから離間する方向に移動させると、チャック部材３０ａの連通部４９ｂと筒部材１３２の挿入穴１３２ａとが連通する位置である。
図２２に示すように、リリーサ３４がチャック部材３０ａを移動させると、チャック部材３０ａの接触面４５とウェハＷの最外周面との間には隙間が形成される。このようなチャック部材３０ａの移動により、チャック部材３０ａの連通部４９ｂは筒部材１３２の挿入穴１３２ａと連通し、プッシャピン１３１は挿入穴１３２ａおよび連通部４９ｂを通じてウェハＷにアクセス可能となる。
この状態で、気体移送ラインを通じて第１圧力室１３４ａに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド１３５およびプッシャピン１３１は挿入穴１３２ａおよび連通部４９ｂを通じてウェハＷの下面ＬＳに接触し、プッシャピン１３１は、ウェハＷの下面ＬＳがチャック部材３０ａの上面４６の上方に位置するまで、ウェハＷを押し上げる（図２３参照）。その後、搬送機は、ウェハＷを保持し、搬送する。ウェハＷの搬送後、押し下げ部材１３６は、支持体１３１ｂを下方向に付勢し、プッシャピン１３１は、その先端が連通部４９ｂの下方に位置するまで下降される。
図２１乃至図２４に示す実施形態では、単一の基板押し上げ機構１３０が描かれているが、基板保持装置１は複数の基板押し上げ機構１３０を備えている。これら複数の基板押し上げ機構１３０は保持チャック３０の周方向に沿って等間隔に配置されており、複数のプッシャピン１３１の上昇動作は制御装置２００によって同時に実行される。
一実施形態では、基板押し上げ機構１３０（より具体的には、筒部材１３２）は、チャック部材３０ａの下面に固定されてもよい。この実施形態では、基板押し上げ機構１３０は保持チャック３０とともに回転する。筒部材１３２は、その挿入穴１３２ａがチャック部材３０ａの連通部４９ｂに連通するように、チャック部材３０ａの下面に固定されており、プッシャピン１３１の棒体１３１ａはこれら挿入穴１３２ａおよび連通部４９ｂを通じてウェハＷにアクセスすることができる。
図２５は上述した基板処理装置（研磨装置）を備えた基板処理システムの一実施形態を模式的に示す平面図である。本実施形態では、基板処理システムは、多数のウェハが収容されたウェハカセット（基板カセット）が載置される複数のロードポート１５２を備えたロードアンロード部１５１を有している。ロードポート１５２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができるようになっている。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部にウェハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
ロードアンロード部１５１には、ロードポート１５２の配列方向に沿って移動可能な第１の搬送ロボット（ローダー）１５３が設置されている。第１の搬送ロボット１５３はロードポート１５２に搭載されたウェハカセットにアクセスして、ウェハをウェハカセットから取り出すことができるようになっている。
基板処理システムは、水平方向に移動可能な第２の搬送ロボット１５６と、ウェハが一時的に置かれる第１仮置き台１６０および第２仮置き台１６１と、研磨ユニット１６７と、基板処理システム全体の動作を制御するシステムコントローラ１６３と、研磨されたウェハを洗浄する洗浄ユニット１７２と、洗浄されたウェハを乾燥させる乾燥ユニット１７３とをさらに備えている。第２仮置き台１６１と洗浄ユニット１７２との間には、ウェハを搬送するための第３の搬送ロボット１８０が配置されており、洗浄ユニット１７２と乾燥ユニット１７３との間には、ウェハを搬送するための第４の搬送ロボット１８１が配置されている。研磨ユニット１６７は、上述した基板処理装置と同様の構成を備えており、図２５に示す実施形態では、研磨ユニット１６７は研磨装置である。
次に、研磨ユニット１６７を用いてウェハを研磨するときのウェハの搬送ルートについて説明する。複数（例えば２５枚）のウェハは、そのデバイス面が上を向いた状態で、ロードポート１５２のウェハカセット（基板カセット）内に収容されている。第１の搬送ロボット１５３は、ウェハカセットから１枚のウェハを取り出し、ウェハを第１仮置き台１６０に載置する。
第２の搬送ロボット１５６は、ウェハを第１仮置き台１６０から取り出し、ウェハを研磨ユニット１６７に搬送する。上述した実施形態で説明したように、ウェハの裏面は研磨ユニット１６７によって研磨される。第２の搬送ロボット１５６は、研磨されたウェハを研磨ユニット１６７から取り出し、第２仮置き台１６１に載置する。第３の搬送ロボット１８０は、ウェハを第２仮置き台１６１から取り出し、洗浄ユニット（洗浄装置）１７２に搬送する。
ウェハは第２の搬送ロボット１５６によって洗浄ユニット１７２に搬送される。第２の搬送ロボット１５６は上述した実施形態で説明した搬送機に相当する。ウェハは、その表面（デバイスが形成されている面）が上を向いた状態で、洗浄ユニット１７２で洗浄される。洗浄ユニット１７２は、上述した実施形態で説明した基板保持装置１を備えてもよい。
図２６は洗浄ユニット１７２の一実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。洗浄ユニット１７２は、例えば、ペンシル洗浄ユニットである。この洗浄ユニット１７２は、上述した実施形態で説明した基板保持装置１と、ウェハＷの上面ＵＳを洗浄するペンシル洗浄部材２１０と、ウェハＷの上面ＵＳに二流体を噴射する二流体ジェットノズル２１２とを備えている。洗浄ユニット１７２では、ペンシル洗浄部材２１０は上述した実施形態で説明したスクラバー５０に相当する。
ペンシル洗浄部材２１０は、ウェハＷの上面ＵＳに接触されるペンスポンジ２１０ａと、ペンスポンジ２１０ａを保持するアーム２１０ｂとを備えている。アーム２１０ｂはウェハＷと平行な平面内で旋回するように構成されている。ペンスポンジ２１０ａは、アーム２１０ｂの旋回によってウェハＷの半径方向に移動し、ウェハＷの上面ＵＳ（デバイスが形成されている面）に接触する。
本実施形態においても、基板ホルダ５は、ウェハが基板ホルダ５に保持された状態において、ウェハＷの上面ＵＳよりも下方に配置されているため、ペンスポンジ２００ａは、基板ホルダ５に接触することなく、ウェハＷの上面ＵＳの全体を洗浄することができる。結果として、ペンシル洗浄部材２１０は、ウェハの上面ＵＳの全体に異物が付着した場合であっても、異物を除去することができる。
二流体ジェットノズル２１２は、洗浄アーム２１３に取り付けられており、洗浄アーム２１３とともにウェハＷの上方で移動する。二流体ジェットノズル２１２には液体と気体が供給され、二流体ジェットノズル２１２からは液体と気体との混合流体がウェハＷの上面に噴射される。このように、本実施形態においては、洗浄ユニット１７２は、ペンシル洗浄部材２１０および二流体ジェットノズル２００を備えている。
一実施形態では、上述した実施形態に係る基板処理装置（図２参照）は、ペンシル洗浄部材２１０を備えてもよい。この場合、制御装置２００は、ペンシル洗浄部材２１０の動作を、ウェハＷを洗浄するウェハ洗浄動作からチャック部材３０ａの接触面４５を洗浄するチャック洗浄動作に切り替える。接触面４５はウェハＷの上面ＵＳよりも低い位置にあるため、ペンシル洗浄部材２１０は、ペンスポンジ２１０ａが最も下降したときの位置が接触面４５の洗浄位置になるように、設計されてもよい。制御装置２００は、ペンシル洗浄部材２１０によるチャック洗浄動作とともに液体供給ノズル２７からの液体を噴射してもよい。
図２５に示すように、第４の搬送ロボット１８１は、洗浄されたウェハを洗浄ユニット１７２から取り出し、乾燥ユニット１７３に搬送する。ウェハは乾燥ユニット１７３によって乾燥される。一実施形態では、乾燥ユニット１７３は、ウェハをその軸心まわりに高速で回転させることによってウェハをスピン乾燥させるように構成されてもよい。他の実施形態では、乾燥ユニット１７３は、純水ノズルおよびＩＰＡノズルをウェハの半径方向に移動させながら、純水ノズルおよびＩＰＡノズルから純水とＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ２ガスとの混合物）をウェハの上面に供給することでウェハを乾燥させるＩＰＡタイプであってもよい。
乾燥ユニット１７３も洗浄ユニット１７２と同様に、上述した実施形態で説明した基板保持装置１を備えているため、基板ホルダ５は、ウェハＷの上面よりも下方に配置されている。このような構成により、ウェハＷの乾燥工程において、ウェハからはじき飛ばされた液体は、チャック部材３０ａには接触せずに、チャック部材３０ａの上方を通過する。したがって、液体は、チャック部材３０ａの接触面４５とウェハＷの最外周面との間には浸入しない。
乾燥されたウェハは第１の搬送ロボット１５３によりロードポート１５２のウェハカセットに戻される。このようにして、基板処理システムは、ウェハの研磨、洗浄、乾燥、およびロードアンロード部への搬送の一連の工程を行うことができる。
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
１ 基板保持装置
５ 基板ホルダ
１０ 基板回転機構
１１ ホルダ支持部材
１２ 回転装置
１２ａ モータ
１２ｂ モータプーリ
１５ ホルダ連結部
１５ａ 装着穴
１５ｂ 貫通穴
１５ｃ 上面
１５ｄ 内周面
１５ｅ 外周面
１６ 回転基台
１７ 駆動歯車
１８ 従動歯車
１９ 固定基台
２０ タイミングベルト
２７ 液体供給ノズル
３０ 保持チャック
３０ａ チャック部材
３２ プッシャ
３４ リリーサ
３５ シリンダ本体
３５ａ 第１圧力室
３５ｂ 第２圧力室
３６ ピストンロッド
３７ エアシリンダ
３８ ヘッド（ボールヘッド）
４０ 付勢力受け部
４０ａ 受け止め部材
４１ 湾曲溝
４２ 連結部材
４５ 接触面
４６ 上面
４７ 内側湾曲面
４８ 外側湾曲面
４９ 平坦部
４９ａ 吸引穴
４９ｂ 連通部
５０ スクラバー
５１ スクラバーシャフト
５３ 揺動アーム
５４ 揺動軸
５５ 軸回転機構
５６ スクラバー昇降機構
５８ スクラバー回転機構
６０ テープカートリッジ
６１ テープ
６２ 押圧部材
６３ 付勢機構
６４ テープ繰り出しリール
６５ テープ巻き取りリール
６７ テープ巻き取り軸
６９，７０ かさ歯車
７１ エンドマーク検知センサ
８０ ヘッド（カムフォロアヘッド）
８０ａ ローラー
９０ ヘッド（幅広ヘッド）
９０ａ 内側湾曲面
９１ 押圧ボール
９２，９３ 磁石
１００ 基板吸引機構
１０１ 吸引ライン
１０２ 吸引装置
１１０ 洗浄機構
１１１ 噴射ノズル
１１１ａ 噴射口
１１２ 昇降装置
１１３ 水平移動装置
１３０ 基板押し上げ機構
１３１ プッシャピン
１３１ａ 棒体
１３１ｂ 支持体
１３２ 筒部材
１３２ａ 挿入穴
１３３ 押し上げ装置
１３４ シリンダ本体
１３４ａ 第１圧力室
１３４ｂ 第２圧力室
１３５ ピストンロッド
１３６ 押し下げ部材
１９０ 静圧支持機構
１９１ 支持ステージ
１９３ 支持軸
１９８ ステージ昇降機構
１９９ ステージ回転機構
２００ 制御装置
２１０ ペンシル洗浄部材
２１０ａ ペンスポンジ
２１０ｂ アーム
２１２ 二流体ジェットノズル
２１３ 洗浄アーム

Claims (14)

  1. 基板保持装置と、基板の上面をスクラブする処理ヘッドとを備えた基板処理装置であって、
    前記基板保持装置は、
    前記基板を保持する基板ホルダと、
    前記基板ホルダに保持された前記基板を回転させる基板回転機構とを備え、
    前記基板ホルダは、前記基板が前記基板ホルダに保持された状態において、前記基板の上面よりも上方に突出しないように、前記基板の上面よりも下方に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記基板ホルダは、前記基板の最外周面を保持する保持チャックを備えており、
    前記保持チャックは、前記基板の周方向に沿って等間隔に配置された複数のチャック部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記基板保持装置は、前記保持チャックの前記基板との接触面を洗浄する洗浄機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記基板ホルダは、
    前記保持チャックを前記基板に近接する方向に移動させるプッシャと、
    前記保持チャックを前記基板から離間する方向に移動させるリリーサとを備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板保持装置は、前記基板を吸引保持する基板吸引機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記基板保持装置は、前記基板を前記基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記基板回転機構は、
    前記基板ホルダを支持するホルダ支持部材と、
    前記ホルダ支持部材に連結され、前記ホルダ支持部材を前記基板の軸心を中心として回転させる回転装置とを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 基板を保持する基板ホルダと、
    前記基板ホルダに保持された前記基板を回転させる基板回転機構とを備え、
    前記基板ホルダは、前記基板が前記基板ホルダに保持された状態において、前記基板の上面よりも上方に突出しないように、前記基板の上面よりも下方に配置されていることを特徴とする基板保持装置。
  9. 前記基板ホルダは、前記基板の最外周面を保持する保持チャックを備えており、
    前記保持チャックは、前記基板の周方向に沿って等間隔に配置された複数のチャック部材を備えていることを特徴とする請求項８に記載の基板保持装置。
  10. 前記基板保持装置は、前記保持チャックの前記基板との接触面を洗浄する洗浄機構を備えていることを特徴とする請求項９に記載の基板保持装置。
  11. 前記基板ホルダは、
    前記保持チャックを前記基板に近接する方向に移動させるプッシャと、
    前記保持チャックを前記基板から離間する方向に移動させるリリーサとを備えていることを特徴とする請求項９または１０に記載の基板保持装置。
  12. 前記基板保持装置は、前記基板を吸引保持する基板吸引機構を備えていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の基板保持装置。
  13. 前記基板保持装置は、前記基板を前記基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を備えていることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の基板保持装置。
  14. 前記基板回転機構は、
    前記基板ホルダを支持するホルダ支持部材と、
    前記ホルダ支持部材に連結され、前記ホルダ支持部材を前記基板の軸心を中心として回転させる回転装置とを備えていることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の基板保持装置。
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