JP2022131327A - 基板把持機構および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板について接地状態と非接地状態とを切り替えることができる基板把持機構を提供する。【解決手段】基板把持機構２００は、基板Ｗの側方を把持するチャック状態と、基板Ｗをチャック状態から開放しつつ基板Ｗの下面を支持する支持状態とを切り替えることができる複数のチャックピン２１０を備える。複数のチャックピン２１０の各々は、チャック状態において基板Ｗの縁に接し、支持状態において基板Ｗから離れ、導電性材料からなる導電性部材２１１と、導電性部材２１１に固定され、支持状態において基板Ｗの下面を支持し、導電性材料に比して低い導電性を有する非導電性材料からなる非導電性部材２１２と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、基板把持機構および基板処理装置に関するものである。

特開２０１７－２２８５８２号公報（特許文献１）は基板処理装置を開示している。前記基板処理装置は、基板を水平に挟むことにより水平な姿勢で保持する複数のチャック部材と、前記チャック部材を支持する支持部材と、前記チャック部材を前記支持部材に締結する締結部材と、チャック開閉機構とを備える。前記チャック開閉機構は、前記複数のチャック部材が前記基板の外周部に押し付けられる閉状態と、前記基板に対する前記複数のチャック部材の押付が解除される開状態と、の間で前記複数のチャック部材を切り替える。前記複数のチャック部材の少なくとも一つは、導電性部材と、芯材と、通電部材とを含む。前記導電性部材は、前記基板の外周部に押し付けられる基板接触部を含み、導電性を有する。前記芯材は、前記導電性部材を支持しており、前記締結部材によって前記支持部材に締結される。前記通電部材は、前記芯材を通らずに前記基板接触部から前記締結部材に延びる接地経路の一部を形成しており、前記接地経路を介して前記基板を接地する。

上記構成によれば、チャック部材の芯材が締結部材によって支持部材に締結されており、チャック部材の導電性部材が芯材に支持されている。チャック開閉機構が複数のチャック部材を閉状態に切り替えると、導電性部材の基板接触部が基板の外周部に押し付けられ、基板が水平な姿勢で保持される。このとき、基板は、基板接触部から締結部材に延びる接地経路を介して接地される。これにより、基板の帯電を防止できる。

特開２０１７－２２８５８２号公報

上記公報に記載の技術によれば、基板処理装置による基板処理において、基板が接地されていることによって、基板の帯電を防止することができる。これにより、帯電に起因した放電が基板へダメージを与えることが防止される。この効果は、特に、基板処理が液処理（基板上へ液を付与する処理）の場合に有用である。

しかしながら、基板処理の種類によっては、基板が接地されていることが好ましくないことがある。特に、基板処理がプラズマ処理（基板上へプラズマを照射する処理）の場合、基板が接地されていると、高電圧を有するプラズマ源から基板へ放電が生じやすく、その結果、基板へダメージが与えられることがある。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その一の目的は、基板について接地状態と非接地状態とを切り替えることができる基板把持機構を提供することである。また他の目的は、基板処理において接地状態と非接地状態とを選択することができ、かつ、プラズマ処理においては基板を非接地状態とすることができる、基板処理装置を提供することである。

基板把持機構は、基板の側方を把持するチャック状態と、前記基板を前記チャック状態から開放しつつ前記基板の下面を支持する支持状態とを切り替えることができる複数のチャックピンを備える。前記複数のチャックピンの各々は、前記チャック状態において前記基板の前記縁に接し、前記支持状態において前記基板から離れ、導電性材料からなる導電性部材と、前記導電性部材に固定され、前記支持状態において前記基板の前記下面を支持し、前記導電性材料に比して低い導電性を有する非導電性材料からなる非導電性部材と、を備える。

第２態様は、第１態様の基板把持機構であって、前記支持状態において、前記導電性部材の、前記基板よりも上方に位置する部分は、平面視において前記基板と重ならない。

第３態様は、第１または第２態様の基板把持機構であって、前記支持状態において、前記非導電性部材は、平面視において前記基板の中心の外に配置される。

第４態様は、第１から第３態様のいずれかの基板把持機構であって、前記導電性材料は、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシエチレンまたはポリクロロトリフルオロエチレンのいずれかを含み、カーボンファイバーが分散されている。

第５態様は、第１から第４態様のいずれかの基板把持機構であって、前記非導電性材料は、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリクロロトリフルオロエチレンの少なくともいずれかを含む。

第６態様は、第１から５態様のいずれかの基板把持機構であって、前記導電性材料は、１×１０^６Ω・ｃｍより小さい体積抵抗率を有している。

第７態様は、第１から第６態様のいずれかの基板把持機構であって、前記非導電性材料は、１×１０^６Ω・ｃｍより大きい体積抵抗率を有している。

第８態様は、基板処理装置であって、第１から第７態様のいずれかの基板把持機構と、前記支持状態にある前記基板把持機構によって支持された前記基板の上面へプラズマを照射するプラズマ源と、を備える。

上記各態様によれば、基板について接地状態と非接地状態とを切り替えることができる。特に第２態様によれば、支持状態にある基板把持機構によって支持された基板の上面への基板処理が行われる際に、導電性部材が基板処理の妨げとなることが避けられる。特に第８態様によれば、基板処理において接地状態と非接地状態とを選択することができ、かつ、プラズマ処理においては基板を非接地状態とすることができる。

実施の形態にかかる基板処理システムの構成の一例を概略的に示す平面図である。 図１における制御部の構成の一例を概略的に示すブロック図である。 図１における処理ユニット（基板処理装置）の構成の一例を基板と共に概略的に示す断面図である。 図３における基板把持機構の構成を、チャック状態にある基板と共に概略的に示す断面図である。 図３における基板把持機構の構成を、支持状態にある基板と共に概略的に示す断面図である。 実施の形態にかかる基板処理方法の一例を示すフロー図である。 図６における、液膜を形成する工程を概略的に示す断面図である。 図７における基板把持機構の近傍の拡大図である。 図６における、プラズマを照射する工程を概略的に示す断面図である。 図９における基板把持機構の近傍の拡大図である。 変形例における基板把持機構を、接地状態とされている基板と共に概略的に示す上面図である。 図１１の基板把持機構が有する導電性チャックピンの構成を、液膜が形成された基板と共に概略的に示す断面図である。 図１１の基板把持機構が有する非導電性チャックピンの構成を、液膜が形成された基板と共に概略的に示す断面図である。 変形例における基板把持機構を、非接地状態とされている基板と共に概略的に示す上面図である。 図１４の基板把持機構が有する非導電性チャックピンの構成を、液膜が形成された基板と共に概略的に示す断面図である。 図１４の基板把持機構が有する導電性チャックピンの構成を、液膜が形成された基板と共に概略的に示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

＜基板処理システム１００の全体構成＞
図１は、実施の形態にかかる基板処理システム１００の構成の一例を概略的に示す平面図である。基板処理システム１００は、処理対象である基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置である。

基板Ｗは例えば半導体基板であり、円板形状を有する。なお、基板Ｗには、半導体基板の他、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板および光磁気ディスク用基板などの各種基板を適用可能である。また基板の形状も円板形状に限らず、例えば矩形の板状形状など種々の形状を採用できる。

基板処理システム１００はロードポート１０１とインデクサロボット１１０と主搬送ロボット１２０と複数の処理ユニット１３０と制御部９０とを含む。

複数のロードポート１０１は水平な一方向に沿って並んで配置される。各ロードポート１０１は、基板Ｗを基板処理システム１００に搬出入するためのインターフェース部である。各ロードポート１０１には、複数の基板Ｗを収納したキャリアＣが外部から搬入される。各ロードポート１０１は、搬入されたキャリアＣを保持する。キャリアＣとしては、例えば、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Inter Face）ポッド、または、基板Ｗを外気にさらすＯＣ（Open Cassette）が採用される。

インデクサロボット１１０は、各ロードポート１０１に保持されたキャリアＣと、主搬送ロボット１２０との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットである。インデクサロボット１１０はロードポート１０１が並ぶ方向に沿って移動可能であり、各キャリアＣと対面する位置で停止可能である。インデクサロボット１１０は、各キャリアＣから基板Ｗを取り出す動作と、各キャリアＣに基板Ｗを受け渡す動作とを行うことができる。

主搬送ロボット１２０は、インデクサロボット１１０と各処理ユニット１３０との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットである。主搬送ロボット１２０はインデクサロボット１１０から基板Ｗを受け取る動作と、インデクサロボット１１０に基板Ｗを受け渡す動作とを行うことができる。また、主搬送ロボット１２０は各処理ユニット１３０に基板Ｗを搬入する動作と、各処理ユニット１３０から基板Ｗを搬出する動作とを行うことができる。

基板処理システム１００には、例えば１２個の処理ユニット１３０が配置される。具体的には、鉛直方向に積層された３個の処理ユニット１３０を含むタワーの４つが、主搬送ロボット１２０の周囲を取り囲むようにして設けられる。図１では、３段に重ねられた処理ユニット１３０の１つが概略的に示されている。なお、基板処理システム１００における処理ユニット１３０の数は、１２個に限定されるものではなく、適宜に変更されてもよい。

主搬送ロボット１２０は、４つのタワーによって囲まれるように設けられている。主搬送ロボット１２０は、インデクサロボット１１０から受け取る未処理の基板Ｗを各処理ユニット１３０内に搬入する。各処理ユニット１３０は基板Ｗを処理する。また、主搬送ロボット１２０は、各処理ユニット１３０から処理済みの基板Ｗを搬出してインデクサロボット１１０に渡す。

制御部９０は、基板処理システム１００の各構成要素の動作を制御する。図２は、制御部９０の構成の一例を概略的に示すブロック図である。制御部９０は電子回路であって、例えばデータ処理部９１および記憶媒体９２を有している。図２の具体例では、データ処理部９１と記憶媒体９２とはバス９３を介して相互に接続されている。データ処理部９１は例えばＣＰＵ（Central Processor Unit）などの演算処理装置であってもよい。記憶媒体９２は非一時的な記憶媒体（例えばＲＯＭ（Read Only Memory）またはハードディスク）９２１および一時的な記憶媒体（例えばＲＡＭ（Random Access Memory））９２２を有していてもよい。非一時的な記憶媒体９２１には、例えば制御部９０が実行する処理を規定するプログラムが記憶されていてもよい。データ処理部９１がこのプログラムを実行することにより、制御部９０がプログラムに規定された処理を実行することができる。もちろん、制御部９０の機能の一部または全部がハードウェア回路によって実現されてもよい。

制御部９０は主制御部と複数のローカル制御部とを有していてもよい。主制御部は基板処理システム１００の全体を統括し、ローカル制御部は処理ユニット１３０ごとに設けられる。ローカル制御部は主制御部と通信可能に設けられ、主制御部からの指示に基づいて処理ユニット１３０内の各種構成（後述）を制御する。主制御部およびローカル制御部の各々は、図２と同様に、データ処理部９１および記憶媒体９２を有していてもよい。

＜処理ユニット１３０（基板処理装置）＞
図３は、図１における処理ユニット１３０（基板処理装置）の構成の一例を基板Ｗと共に概略的に示す断面図である。なお、基板処理システム１００（図１）に属する全ての処理ユニット１３０が図３に示された構成を有している必要はなく、少なくとも一つの処理ユニット１３０が当該構成を有していればよい。

図３に例示される処理ユニット１３０は、プラズマ処理を基板Ｗに対して行う装置である。プラズマ処理は、例えば有機物除去処理である。有機物除去処理とは、基板Ｗの主面に形成された有機物を除去する処理である。有機物がレジストである場合、有機物除去処理はレジスト除去処理である。以下では、プラズマ処理の例として、レジスト除去処理について詳述する。基板Ｗは、例えば、半導体基板であり、円板形状を有する。基板Ｗのサイズは特に制限されないものの、その直径は例えば約３００ｍｍである。

処理ユニット１３０は、基板保持部２と、ノズル３と、プラズマ源６と、移動機構５１，５２と、を含む。図３に例示されるように、処理ユニット１３０はチャンバ１を含んでいてもよい。チャンバ１は箱形の形状を有しており、その内部空間において基板Ｗに対する処理が行われる。チャンバ１の内部空間には、基板保持部２、ノズル３、プラズマ源６および移動機構５１，５２が設けられる。

＜基板保持部２＞
基板保持部２はチャンバ１内に設けられており、基板Ｗを水平姿勢で保持する。ここでいう水平姿勢とは、基板Ｗの厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢である。図３の例では、基板保持部２はステージ２１と基板把持機構２００とを含む。ステージ２１は円板形状を有し、基板Ｗよりも鉛直下方に設けられる。ステージ２１は、その厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢で設けられる。

図４および図５の各々は、基板把持機構２００の構成を基板Ｗと共に概略的に示す断面図である。基板把持機構２００は複数のチャックピン２１０を含む。チャックピン２１０はステージ２１（図３）の上面に立設されている。複数のチャックピン２１０は、基板Ｗの側方を把持するチャック状態（図４）と、基板Ｗをチャック状態から開放しつつ基板Ｗの下面を支持する支持状態（図５）とを、基板Ｗに対して相対的に変位することによって切り替えることができる。この変位は、変位機構２１５によって行われる。変位機構２１５はモータを含んでよく、その場合、モータの駆動力によって複数のチャックピン２１０を変位させてよい。あるいは、変位機構２１５は、各チャックピン２１０に連結された第１固定磁石と、当該第１固定磁石に対して相対的に移動する第２可動磁石とを含んでよく、その場合、第２可動磁石の位置によって複数のチャックピン２１０を変位させてよい。

チャック状態（図４）においては、複数のチャックピン２１０が基板Ｗの周縁に押し付けられることによって、基板Ｗがチャックピン２１０に固定される。支持状態（図５）においては、複数のチャックピン２１０から基板Ｗの周縁が離れ、代わって、複数のチャックピン２１０上に基板Ｗが支持される。チャック状態とは異なり支持状態においては、基板Ｗは、チャックピン２１０に分離不能には固定されておらず、単にチャックピン２１０上に載せられている。よって支持状態は、非チャック状態、すなわち解放状態、である。よって、基板把持機構２００へ基板Ｗが搬入されるとき、および、基板把持機構２００から基板Ｗが搬出されるときは、複数のチャックピン２１０は非チャック状態とされる。

複数のチャックピン２１０の各々は、導電性材料からなる導電性部材２１１と、導電性材料に比して低い導電性を有する非導電性材料からなる非導電性部材２１２と、を含む。非導電性部材２１２は、導電性部材２１１に固定されており、図示された例においては導電性部材２１１の上面上に固定されている。導電性部材２１１と非導電性部材２１２とによって、チャックピン２１０としての、一体の部材が構成されている。

導電性材料は、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシエチレンまたはポリクロロトリフルオロエチレンのいずれかを含んでよく、カーボンファイバーが分散されていてよい。非導電性材料は、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリクロロトリフルオロエチレンであってよい。導電性材料は、１×１０^６Ω・ｃｍより小さい体積抵抗率を有していることが好ましい。非導電性材料は、１×１０^６Ω・ｃｍより大きい体積抵抗率を有していることが好ましい。

導電性部材２１１は、チャック状態（図４）において基板Ｗの縁に接し、支持状態（図５）において基板Ｗから離れる。非導電性部材２１２は、チャック状態（図４）において基板Ｗから離れ、支持状態（図５）において基板Ｗの下面を支持する。よって、チャック状態においては基板Ｗが導電性部材２１１を介して接地状態とされ、支持状態においては基板Ｗが非接地状態（フローティング状態）とされる。非導電性部材２１２が有する、基板Ｗを支持する面は、図５に示されているように、平坦面であってよい。支持状態において、導電性部材２１１の、基板Ｗよりも上方に位置する部分は、平面視において基板Ｗの外に配置されていることが好ましい。支持状態において、非導電性部材２１２は、平面視において基板Ｗの中心の外に配置されていることが好ましい。

図３の例では、基板保持部２は回転機構２３をさらに含んでおり、回転軸線Ｑ１のまわりで基板Ｗを回転させる。回転に起因して基板Ｗが基板把持機構２００から外れることを避けるためには、複数のチャックピン２１０はチャック状態（図４）とされる。ただし、十分に低い回転速度であれば、支持状態（図５）においても基板Ｗの回転は可能である。回転軸線Ｑ１は基板Ｗの中心部を通り、かつ、鉛直方向に沿う軸である。例えば回転機構２３はシャフト２４およびモータ２５を含む。シャフト２４の上端はステージ２１の下面に連結され、ステージ２１の下面から回転軸線Ｑ１に沿って延在する。モータ２５はシャフト２４を回転軸線Ｑ１のまわりで回転させて、ステージ２１および複数のチャックピン２１０を一体に回転させる。これにより、複数のチャックピン２１０によって保持された基板Ｗが回転軸線Ｑ１のまわりで回転する。このような基板保持部２はスピンチャックとも呼ばれ得る。以下では、回転軸線Ｑ１についての径方向および周方向を、それぞれ単に径方向および周方向と呼ぶ。

＜ノズル３＞
ノズル３はチャンバ１内に設けられ、基板Ｗの主面への処理液の供給に用いられる。ノズル３は供給管３１を介して処理液供給源３４に接続される。つまり、供給管３１の下流端がノズル３に接続され、供給管３１の上流端が処理液供給源３４に接続される。処理液供給源３４は、例えば、処理液を貯留するタンク（不図示）を含み、供給管３１に処理液を供給する。ここで、処理液としては硫酸が想定されるが、例えば、硫酸塩、ペルオキソ硫酸およびペルオキソ硫酸塩の少なくともいずれかを含む液、または、過酸化水素を含む液などの薬液であってもよい。

図３の例では、供給管３１には、バルブ３２および流量調整部３３が介装されている。バルブ３２が開くことにより、処理液供給源３４からの処理液が供給管３１を通じてノズル３に供給され、ノズル３の吐出口３ａから吐出される。吐出口３ａは例えばノズル３の下端面に形成される。流量調整部３３は、供給管３１を流れる処理液の流量を調整する。流量調整部３３は例えばマスフローコントローラである。

図３の例では、ノズル３は移動機構５１によって移動可能に設けられる。移動機構５１は、ノズル３をノズル処理位置とノズル待機位置との間で移動させる。ノズル処理位置とは、ノズル３が基板Ｗの主面（ここでは上面）に向けて処理液を吐出する位置である。ノズル処理位置は、例えば、基板Ｗよりも鉛直上方であって、基板Ｗの中心部と鉛直方向において対向する位置である（後述の図７も参照）。ノズル待機位置とは、ノズル３が基板Ｗの主面に向けて処理液を吐出しない位置であり、ノズル処理位置よりも基板Ｗから離れた位置である。ノズル待機位置は、基板Ｗの搬出入時において、ノズル３が主搬送ロボット１２０および基板Ｗと干渉しない位置でもある。具体的な一例として、ノズル待機位置は、基板Ｗの周縁よりも径方向外側の位置である。図３の例では、ノズル待機位置で停止するノズル３が示されている。

移動機構５１は、例えば、ボールねじ機構またはアーム旋回機構を有する。アーム旋回機構は、いずれも不図示のアームと支持柱とモータとを含む。アームは水平に延在する棒状形状を有し、アームの先端にはノズル３が連結され、アームの基端が支持柱に連結される。支持柱は鉛直方向に沿って延びており、その中心軸のまわりで回転可能に設けられる。モータが支持柱を回転させることにより、アームが旋回し、ノズル３が中心軸のまわりで周方向に沿って移動する。このノズル３の移動経路上にノズル処理位置とノズル待機位置とが位置するように、支持柱が設けられる。

ノズル３がノズル処理位置に位置する状態（図６参照）において、基板保持部２が基板Ｗを回転させながらバルブ３２が開くと、ノズル３から基板Ｗの上面に向かって処理液が吐出される。処理液は基板Ｗの上面に着液し、基板Ｗの回転に伴う遠心力を受けて基板Ｗの上面を広がって基板Ｗの周縁から外側に飛散する。これにより、基板Ｗの上面には処理液の液膜Ｆ（図７参照）が形成される。基板Ｗの上面に処理液の液膜Ｆが形成されると、バルブ３２が閉じ、移動機構５１がノズル３をノズル待機位置へと移動させる。

＜ガード５＞
処理ユニット１３０には、基板Ｗの周縁から飛散する処理液を受け止めるガード５が設けられている。ガード５は、基板保持部２によって保持された基板Ｗを取り囲む筒状の形状を有している。基板Ｗの周縁から飛散した処理液はガード５の内周面にあたり、内周面に沿って鉛直下方に流れる。処理液は、例えば、不図示の回収配管を流れて処理液供給源３４のタンクに回収される。これによれば、処理液を再利用することができる。

なお、図３では図示省略しているものの、処理ユニット１３０は、複数種類の処理液を基板Ｗに供給する構成を有していてもよい。例えば、ノズル３は複数の処理液供給源に接続されていてもよい。あるいは、処理ユニット１３０はノズル３とは別のノズルを含んでいてもよい。当該別のノズルは処理液供給源３４とは別の処理液供給源に接続される。複数種類の処理液としては、例えば硫酸等の薬液の他、純水、オゾン水、炭酸水、および、イソプロピルアルコール等のリンス液を採用できる。ここでは、ノズル３が複数の処理液供給源に接続されており、複数種類の処理液を基板Ｗに個別に供給可能であるものとする。

＜プラズマ源６＞
プラズマ源６（プラズマリアクタ）は、基板Ｗの上面へプラズマを照射するために、プラズマを発生させる装置である。具体的には、プラズマ源６は、支持状態（図５）にある基板把持機構２００によって支持された基板Ｗの上面へプラズマを照射する（図９参照）。

プラズマ源６はチャンバ１内において、基板保持部２によって保持された基板Ｗの主面（例えば上面）と鉛直方向において対向する位置に設けられる。プラズマ源６は電源８に電気的に接続されており、電源８からの電力を受け取って周囲のガスをプラズマ化させる。なお、ここでは一例として、プラズマ源６は大気圧下でプラズマを発生させる。ここでいう大気圧とは、例えば、標準気圧の８０％以上、かつ、標準気圧の１２０％以下である。

プラズマ源６には、プラズマ用の電源８によって電圧が印加される。電源８は例えばインバータ回路等のスイッチング電源回路を有しており、スイッチング電源回路がプラズマ用の電圧を出力する。より具体的な一例として、電源８はプラズマ用の電圧として高周波電圧を出力する。例えば、数十ｋＶかつ数十ｋＨｚの高周波電圧が用いられる。

処理ユニット１３０には遮断部材７が設けられてもよい。遮断部材７は板状形状を有しており、プラズマ源６よりも鉛直上方において、その厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢で設けられる。遮断部材７は例えば平面視において円形状を有する。遮断部材７はプラズマ源６よりも広くてもよい。つまり、遮断部材７の側面はプラズマ源６よりも径方向外側に位置していてもよい。

移動機構５２はプラズマ源６を鉛直方向に沿って基板保持部２に対して相対的に移動させる。移動機構５２は昇降機構であるともいえる。ここでは一例として、移動機構５２はプラズマ源６および遮断部材７を一体に移動させる。言い換えれば、プラズマ源６は遮断部材７に固定される。例えばプラズマ源６は不図示の連結部材によって遮断部材７に固定される。移動機構５２がプラズマ源６および遮断部材７を一体に移動させる場合には、プラズマ源６および遮断部材７を互いに独立に移動させる２つの移動部材が設けられる場合に比べて、処理ユニット１３０の構成を簡易にでき、製造コストを低減させることができる。

以下では、プラズマ源６および遮断部材７の位置を、代表的にプラズマ源６の位置で説明する。移動機構５２は、プラズマ源６をプラズマ処理位置とプラズマ待機位置との間で往復移動させる。

プラズマ処理位置とは、プラズマ源６によるプラズマを用いて基板Ｗを処理するときの位置である。プラズマ待機位置とは、プラズマを用いた処理を基板Ｗに対して行わないときの位置であり、プラズマ処理位置よりも基板Ｗから離れた位置である。プラズマ待機位置は、基板Ｗの搬出入時において、プラズマ源６が主搬送ロボット１２０および基板Ｗと干渉しない位置でもある。具体的な一例として、プラズマ待機位置はプラズマ処理位置よりも鉛直上方の位置である。図３の例では、プラズマ待機位置で停止するプラズマ源６が示されている。移動機構５２は、例えば、ボールねじ機構またはエアシリンダなどの移動機構を有する。

プラズマ源６は、例えば、ノズル３がノズル待機位置に退避した状態で、プラズマ待機位置からプラズマ処理位置へと移動することができる。例えば、ノズル処理位置でのノズル３からの処理液の吐出によって基板Ｗの上面に処理液の液膜Ｆ（図７参照）が形成されると、バルブ３２が閉じたうえで、移動機構５１がノズル３をノズル処理位置からノズル待機位置に移動させる。その後、移動機構５２がプラズマ源６をプラズマ待機位置からプラズマ処理位置へと移動させる（図９参照）。これによれば、基板Ｗの直上にはノズル３が存在しないので、プラズマ源６を基板Ｗの上面により近づけることができる。言い換えれば、プラズマ処理位置をより基板Ｗの近くに設定することができる。

そして、プラズマ源６がプラズマ処理位置に位置する状態において、電源８がプラズマ源６に電圧を出力する。これにより、プラズマ源６は周囲のガスをプラズマ化させる。このプラズマの発生に伴って種々の活性種が生じる。例えば、空気がプラズマ化することにより、酸素ラジカル、ヒドロキシルラジカルおよびオゾンガス等の種々の活性種が生じ得る。これらの活性種は基板Ｗの上面の処理液（ここでは硫酸）の液膜Ｆに作用する。逆に言えば、プラズマ処理位置は、活性種が基板Ｗ上の液膜Ｆに作用できる程度の位置に設定される。活性種が処理液に作用することにより、処理液の処理性能が高まる。具体的には、活性種と硫酸との反応により、処理性能（ここでは酸化力）の高いカロ酸が生成される。カロ酸はペルオキソ一硫酸とも呼ばれる。当該カロ酸が基板Ｗのレジストに作用することで、レジストを酸化除去することができる。

＜ガス供給部１０＞
ガス供給部１０は、基板保持部２によって保持された基板Ｗとプラズマ源６との間に処理ガスを供給する。処理ガスは、プラズマが処理ガスに作用することにより活性種を生成するガスであり、例えば、酸素を含む酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、例えば、酸素ガス、オゾンガス、二酸化炭素ガス、空気、または、これらの少なくとも二つの混合ガスを含む。ガス供給部１０は、さらにキャリアガスも供給してもよい。キャリアガスは、アルゴンガス等の希ガスおよび窒素ガスの少なくともいずれかを含む。

ガス供給部１０はガスを吐出する給気口１１ａを有しており、図３の例では、給気口１１ａは、プラズマ源６と基板Ｗとの間の空間に対して、径方向外側に位置している。図３の例では、複数の給気口１１ａが設けられている。複数の給気口１１ａは例えばプラズマ源６と基板Ｗとの間の空間に対して径方向外側において、周方向で等間隔に設けられる。

給気口１１ａは給気管１１の下流端に形成されており、給気管１１の上流端はガス供給源１４に接続される。図３の例では、給気管１１は複数の分岐管１１１と共通管１１２とを含む。各分岐管１１１の下流端が給気口１１ａに相当し、各分岐管１１１の上流端は共通して共通管１１２の下流端に接続される。共通管１１２の上流端はガス供給源１４に接続される。ガス供給源１４は処理ガスを給気管１１の上流端（具体的には共通管１１２の上流端）に供給する。給気管１１（より具体的には共通管１１２）にはバルブ１２および流量調整部１３が介装されている。バルブ１２が開くことにより、ガス供給源１４からの処理ガスが給気管１１を流れて各給気口１１ａから流出する。流量調整部１３は、給気管１１を流れる処理ガスの流量を調整する。流量調整部１３は例えばマスフローコントローラである。

図３の例では、給気管１１は遮断部材７に取り付けられている。図３の例では、遮断部材７はカバー部７１と垂下部７２とを含む。カバー部７１はプラズマ源６よりも鉛直上方に設けられている。カバー部７１は例えば円板形状を有しており、その厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢で設けられる。カバー部７１の側面はプラズマ源６よりも径方向外側に位置している。垂下部７２はカバー部７１の周縁から鉛直下方に延在し、その先端部がプラズマ源６よりも鉛直下方に位置する。図３の例では、給気管１１の下流部分は遮断部材７の垂下部７２の先端部を径方向に貫通する。給気口１１ａは例えば垂下部７２の内側面に形成される。

垂下部７２はカバー部７１の周縁の全周に立設されていてもよく、あるいは、給気口１１ａを形成する周方向部分のみに設けられていてもよい。後者の場合、複数の垂下部７２が周方向において間隔を空けて設けられる。

プラズマ源６がプラズマ処理位置に位置する状態で、ガス供給部１０が処理ガスをプラズマ源６と基板Ｗとの間の処理空間に供給することにより、処理空間において、酸素ラジカル等の活性種を効果的に発生させることができる。また、この処理ガスの流量が大きいほど、酸素ラジカル等の活性種の発生量を増加させることができる。

＜ガス供給部１０の変形例＞
ガスがプラズマ源６を鉛直方向に通過することができる場合、プラズマ源６よりも鉛直上方において、プラズマ源６と鉛直方向に対向する位置に、ガス供給部１０の給気口１１ａが配置されてもよい。例えば給気口１１ａは遮断部材７のカバー部７１の下面に配置されていてもよい。なお、ガス供給部１０の構成は、前述した実施の形態および本変形例に限定されるものではなく、任意である。

＜処理ユニットの動作例＞
図６は、実施の形態にかかる、処理ユニット１３０による基板処理方法の一例を示すフロー図である。まず、基板保持部２が基板Ｗを保持する（ステップＳＴ１０：保持工程）。具体的には、主搬送ロボット１２０（図１）が未処理の基板Ｗを処理ユニット１３０に搬入する。基板保持部２は、非チャック状態（開放状態）で基板Ｗを受け入れる。ここでは、基板Ｗの上面にレジストが形成されている。

次に、基板Ｗの上面に処理液の液膜Ｆを形成する（ステップＳＴ２０：液膜形成工程）。図７は、液膜形成工程における処理ユニット１３０の様子の一例を概略的に示す図である。図８は、図７における基板把持機構２００の近傍の拡大図である。図８に示すように、液膜形成工程においては、チャックピン２１０がチャック状態とされる。よって、基板Ｗ上に処理液が供給される際に、基板Ｗは接地状態とされる。

液膜形成工程においては、まず、移動機構５１がノズル３をノズル待機位置からノズル処理位置に移動させる。ここでは、ノズル処理位置は基板Ｗの中央部と鉛直方向において対向する位置である。そして、基板保持部２が基板Ｗを回転軸線Ｑ１まわりで回転させ、バルブ３２が開く。バルブ３２が開くと、ノズル３から処理液が基板Ｗの上面の中心部に向けて吐出される。処理液は基板Ｗの上面の中央部に着液し、基板Ｗの回転に伴う遠心力を受けて基板Ｗの上面を広がり、基板Ｗの周縁から外側に飛散する。これにより、基板Ｗの上面に処理液の液膜Ｆが形成される。

基板Ｗ上に液膜Ｆが形成されると、バルブ３２が閉じて、処理液の供給が停止する。液膜Ｆの形成後には、基板保持部２は基板Ｗの回転を停止させてもよく、あるいは、基板Ｗの回転を継続してもよい。基板Ｗの回転を継続する場合、基板保持部２は液膜形成工程における回転速度より低い回転速度で基板Ｗを回転させるとよい。これにより、基板Ｗの周縁から流れ落ちる処理液の量を低減させることができ、液膜Ｆをより確実に維持することができる。言い換えれば、基板保持部２は液膜Ｆを維持できる程度の回転速度で基板Ｗを回転させればよい。より具体的には、基板保持部２は基板Ｗの周縁から処理液が流れ落ちない程度の回転速度で基板Ｗを回転させてもよい。このように処理液の供給を停止しつつ基板Ｗの上面に液膜Ｆを維持する処理は、パドル処理とも呼ばれる。液膜Ｆが形成された後、移動機構５１はノズル３をノズル待機位置に移動させる。

次に、移動機構５２はプラズマ源６をプラズマ処理位置に移動させる。そしてプラズマ源６が基板Ｗの上面へプラズマを照射する（ステップＳＴ３０：プラズマ工程）。図９は、プラズマ工程における処理ユニット１３０の様子の一例を概略的に示す図である。プラズマ工程において、電源８はプラズマ源６に電力を供給する。これにより、プラズマ源６の周囲のガスがプラズマ化する。このプラズマ化に伴って種々の活性種が生成される。例えば、空気がプラズマ化することにより、酸素ラジカル、ヒドロキシルラジカルおよびオゾンガス等の種々の活性種が生じ得る。

図１０は、プラズマ工程における基板把持機構２００の近傍の拡大図である。図１０に示すように、プラズマ工程においては、チャックピン２１０が支持状態とされる。よって、プラズマ源６から基板Ｗの上面へプラズマＰＬが照射される際に、基板Ｗは非接地状態とされる。

プラズマ源６がプラズマ処理位置に位置する状態でプラズマ源６が周囲のガスをプラズマ化させることにより、活性種が基板Ｗの上面の液膜Ｆに作用する。具体的には、プラズマ源６と基板Ｗとの間で生じた活性種が液膜Ｆに作用する。これにより、処理液の処理性能が高まる。具体的な一例として、活性種と硫酸との反応により、処理性能（ここでは酸化力）の高いカロ酸が生成される。当該カロ酸が基板Ｗのレジストに作用することで、レジストを速やかに酸化除去することができる。

上述の例では、プラズマ源６は平面視において広い範囲でプラズマを発生させることができるので、基板Ｗの上面に対して広い範囲で活性種を供給することができる。したがって、基板Ｗの上面のレジストをより均一に除去することができる。プラズマ源６は平面視において、基板Ｗの上面と同程度、もしくは、基板Ｗの上面よりも広い範囲でプラズマを発生させるとよい。

基板Ｗの上面のレジストが十分に除去されると、移動機構５２はプラズマ源６および遮断部材７をプラズマ処理位置からプラズマ待機位置へ一体に移動させ、また、電源８がプラズマ源６への電力供給を停止する。

次に、処理ユニット１３０は基板Ｗの上面に対するリンス処理を行う（ステップＳＴ４０：リンス工程）。具体的には、処理ユニット１３０はリンス液を基板Ｗの上面に供給し、基板Ｗの上面の処理液をリンス液に置換する。リンス工程においては、チャックピン２１０がチャック状態とされる。よって、基板Ｗ上にリンス液が供給される際に、基板Ｗは接地状態とされる。

次に、処理ユニット１３０は基板Ｗに対する乾燥処理を行う（ステップＳＴ５０：乾燥工程）。例えば基板保持部２が液膜形成工程よりも高い回転速度で基板Ｗを回転させることにより、基板Ｗを乾燥させる（いわゆるスピンドライ）。乾燥工程においては、チャックピン２１０がチャック状態とされる。次に、チャックピン２１０が支持状態（すなわち解放状態）とされた後、主搬送ロボット１２０（図１）が処理済みの基板Ｗを処理ユニット１３０から搬出する。

以後、未処理の基板Ｗが順次に処理ユニット１３０に搬入され、その都度、ステップＳＴ１０～ＳＴ５０（図６）が行われる。

＜効果＞
本実施の形態の基板把持機構２００によれば、基板Ｗについて接地状態と非接地状態とを切り替えることができる。本実施の形態の処理ユニット１３０によれば、基板処理において接地状態と非接地状態とを選択することができ、かつ、プラズマ処理においては基板Ｗを非接地状態とすることができる。好ましくは、支持状態において、導電性部材２１１の、基板Ｗよりも上方に位置する部分は、平面視において基板Ｗと重ならない。これにより、支持状態にある基板把持機構２００によって支持された基板Ｗの上面への基板処理、特にプラズマ処理、が行われる際に、導電性部材２１１が基板処理の妨げとなることが避けられる。

＜基板把持機構の変形例＞
図１１は、基板把持機構２００（図３）の変形例の構成を示す上面図である。変形例の基板把持機構は、複数の導電性チャックピン１２１０と、複数の非導電性チャックピン２２１０とを有している。図１２および図１３のそれぞれは、図１１における導電性チャックピン１２１０および非導電性チャックピン２２１０の様子を示す断面図である。図１１においては、複数の導電性チャックピン１２１０がチャック状態とされており、これにより基板Ｗは接地状態とされる。この状態を、前述した本実施の形態におけるチャック状態の代わりに用いることができる。

なお、接地状態において、非導電性チャックピン２２１０は、図１１および図１３に示されているように非チャック状態とされていてよく、あるいはチャック状態とされていてもよい。

導電性チャックピン１２１０は、基板Ｗをチャックする際に基板Ｗに接触する部分であって導電性材料からなる本体部１２１１と、導電性チャックピン１２１０および非導電性チャックピン２２１０の両方が非チャック状態とされたときに基板Ｗを支持する支持部１２１２と、を含んでよい。支持部１２１２は、本体部１２１１に固定されており、図示された例においては本体部１２１１の上面上に固定されている。本体部１２１１と支持部１２１２とによって、導電性チャックピン１２１０としての、一体の部材が構成されている。なお支持部１２１２の材料は任意であり、導電性材料および非導電性材料のいずれかであってよい。

非導電性チャックピン２２１０は、基板Ｗをチャックする際に基板Ｗに接触する部分であって非導電性材料からなる本体部２２１１と、導電性チャックピン１２１０および非導電性チャックピン２２１０の両方が非チャック状態とされたときに基板Ｗを支持する支持部２２１２と、を含んでよい。支持部２２１２は、本体部２２１１に固定されており、図示された例においては本体部２２１１の上面上に固定されている。本体部２２１１と支持部２２１２とによって、非導電性チャックピン２２１０としての、一体の部材が構成されている。なお支持部２２１２の材料は任意であり、導電性材料および非導電性材料のいずれかであってよい。

図１４は、本変形例の基板把持機構が、前述した接地状態から非接地状態へ切り替えられた様子を示す上面図である。図１５および図１６のそれぞれは、図１４における非導電性チャックピン２２１０および導電性チャックピン１２１０の様子を示す断面図である。図１４においては、複数の非導電性チャックピン２２１０がチャック状態とされており、かつ、すべての導電性チャックピン１２１０が非チャック状態とされている。これにより基板Ｗは非接地状態とされる。この非接地状態を用いることによって、プラズマＰＬによる基板処理をフローティング状態で行うことができる。

６ ：プラズマ源
１３０ ：処理ユニット（基板処理装置）
２００ ：基板把持機構
２１０ ：チャックピン
２１１ ：導電性部材
２１２ ：非導電性部材
２１５ ：変位機構
Ｗ ：基板

Claims (8)

1. 基板の側方を把持するチャック状態と、前記基板を前記チャック状態から開放しつつ前記基板の下面を支持する支持状態とを切り替えることができる複数のチャックピンを備え、前記複数のチャックピンの各々は、
   前記チャック状態において前記基板の前記縁に接し、前記支持状態において前記基板から離れ、導電性材料からなる導電性部材と、
   前記導電性部材に固定され、前記支持状態において前記基板の前記下面を支持し、前記導電性材料に比して低い導電性を有する非導電性材料からなる非導電性部材と、
   を備える、基板把持機構。
2. 請求項１に記載の基板把持機構であって、
   前記支持状態において、前記導電性部材の、前記基板よりも上方に位置する部分は、平面視において前記基板と重ならない、基板把持機構。
3. 請求項１または２に記載の基板把持機構であって、
   前記支持状態において、前記非導電性部材は、平面視において前記基板の中心の外に配置される、基板把持機構。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の基板把持機構であって、
   前記導電性材料は、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシエチレンまたはポリクロロトリフルオロエチレンのいずれかを含み、カーボンファイバーが分散されている、基板把持機構。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の基板把持機構であって、
   前記非導電性材料は、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリクロロトリフルオロエチレンの少なくともいずれかを含む、基板把持機構。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の基板把持機構であって、
   前記導電性材料は、１×１０^６Ω・ｃｍより小さい体積抵抗率を有している、基板把持機構。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の基板把持機構であって、
   前記非導電性材料は、１×１０^６Ω・ｃｍより大きい体積抵抗率を有している、基板把持機構。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の基板把持機構と、
   前記支持状態にある前記基板把持機構によって支持された前記基板の上面へプラズマを照射するプラズマ源と、
   を備える、基板処理装置。

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