JP2023045549A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の下面への処理液の付着を抑制する。【解決手段】基板保持部２では、ガス供給部２３は、基板９の下面９２とベース部２１のベース面２１１との間にガスを送出して、径方向外方へと向かう気流を形成する。分離板２６は、ベース部２１のベース面２１１上において、基板９の外周縁よりも径方向外側に配置されて、基板９の周囲を囲む。分離板２６の内周縁と基板９の外周縁とは、径方向において互いに離間しつつ対向する。分離板２６の上面２６１は、基板９の上面９１と上下方向の同じ位置、または、基板９の上面９１よりも下側に位置する。分離板２６の下面２６２とベース部２１のベース面２１１との間には、環状流路２６４が設けられる。分離板２６は、ベース部２１に固定されて、基板回転機構３３によりベース部２１と共に回転される。これにより、基板９の上面９１に供給された処理液が基板９の下面９２に付着することを抑制することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。
従来、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板に対して様々な処理が施される。例えば、水平状態で基板保持部に保持された基板を回転させ、回転中の基板の表面に処理液を供給することにより、基板に対する液処理が行われる。
特許文献１のウェットエッチング装置では、基板を保持する基板保持部として、基板の下方に位置する支持体と基板との間に高圧ガスを供給し、基板の下面に沿って流れるガスによる負圧を利用して基板を支持体に向けて吸引するベルヌーイチャックが用いられている。当該ガスは、基板の外周部の下方において支持体上面に形成された環状ノズルから、基板と支持体との間の空間に供給される。当該支持体には、環状ノズルから基板の外周縁よりも径方向外側まで広がるとともに基板から下方に離間する環状のガス排出部が設けられる。ガス排出部の下方には、上記環状ノズルから径方向外方かつ下方に延びる環状のガス排出流路が設けられる。
当該ウェットエッチング装置では、基板の上面に供給されたエッチング液が、基板の外周縁から下面側へと回り込み、基板の下面の周縁部と支持体のガス排出部の上面との隙間を満たす。これにより、基板の下面の周縁部に対するエッチング処理が行われる。基板の下面に回り込んだエッチング液は、ガス排出流路を介して径方向外方へと排出される。また、環状ノズルから基板と支持体との間に供給されたガスも、当該ガス排出流路を介して径方向外方へと排出される。
特開２００９－１４２８１８号公報
ところで、基板に対する液処理では、特許文献１のエッチング処理とは異なり、基板の上面に供給された処理液が基板の下面に回り込むことを防止すべき場合もある。しかしながら、特許文献１のようなベルヌーイチャックにより基板を保持する場合、基板と支持体との間に生じる負圧により、基板の上面に供給されて基板の外周縁から流れ落ちる処理液等が吸引され、基板の下面に回り込むおそれがある。また、基板保持部において、基板の外周縁よりも外側にセンタリングピン等の突起物が設けられている場合、回転する基板から飛散した処理液が当該突起物に衝突し、衝突により生じた飛沫やミスト等が、基板の下方へと回り込んで基板の下面に付着するおそれもある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の下面への処理液の付着を抑制することを目的としている。
請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を水平状態にて保持する基板保持部と、上下方向に延びる中心軸を中心として前記基板保持部を回転させる基板回転機構と、前記基板の上面に対して処理液を供給する処理液供給部とを備え、前記基板保持部は、前記基板の下面に対向するとともに前記基板の外周縁から径方向外方へと延在するベース面を有するベース部と、前記ベース面上にて周方向に配列されるとともに前記ベース面から上方に突出し、前記基板の前記下面の外周部に接触する複数の支持ピンと、前記基板の前記下面と前記ベース部の前記ベース面との間にガスを送出して径方向外方へと向かう気流を形成するガス供給部と、前記ベース部の前記ベース面上において前記基板の外周縁よりも径方向外側に配置されて前記基板の周囲を囲む環状の分離板とを備え、前記分離板の内周縁と前記基板の前記外周縁とは径方向において互いに離間しつつ対向し、前記分離板の上面は、前記基板の前記上面と上下方向の同じ位置または前記基板の前記上面よりも下側に位置し、前記分離板の下面と前記ベース部の前記ベース面との間には環状流路が設けられ、前記分離板は前記ベース部に固定されて前記基板回転機構により前記ベース部と共に回転される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記基板保持部は、前記気流によるベルヌーイ効果によって前記基板と前記ベース部との間の空間に圧力降下を生じさせて前記基板を吸着する。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記分離板の前記下面は、径方向外方へと向かうに従って下方へと向かう傾斜面である。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記基板と前記複数の支持ピンとが接触する径方向の位置における前記基板の前記下面と前記ベース面との間の上下方向の距離は、前記分離板の前記内周縁の下方における前記分離板の前記下面と前記ベース面との間の上下方向の距離よりも小さい。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、前記基板保持部は、前記基板よりも径方向外側において前記ベース面から上方に突出するピンをさらに備え、前記ピンの上端部は、前記分離板に設けられた開口部に挿入され、前記ピンの上端は、前記分離板の前記上面のうち前記開口部の周囲の領域と上下方向の同じ位置または前記領域よりも下側に位置する。
本発明では、基板の下面への処理液の付着を抑制することができる。
一の実施の形態に係る基板処理システムを示す平面図である。 基板処理装置の構成を示す側面図である。 制御部の構成を示す図である。 基板保持部を示す平面図である。 基板保持部の一部を示す断面図である。 基板保持部の一部を示す断面図である。 気体および液体の供給に係る構成を説明するためのブロック図である。 基板を示す平面図である。 基板を示す断面図である。 基板に対する処理の流れを示す図である。
図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置を備える基板処理システム１０のレイアウトを示す図解的な平面図である。基板処理システム１０は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を処理するシステムである。基板処理システム１０は、インデクサブロック１０１と、インデクサブロック１０１に結合された処理ブロック１０２とを備える。
インデクサブロック１０１は、キャリア保持部１０４と、インデクサロボット１０５と、ＩＲ移動機構１０６とを備える。キャリア保持部１０４は、複数枚の基板９を収容できる複数のキャリア１０７を保持する。複数のキャリア１０７（例えば、ＦＯＵＰ）は、所定のキャリア配列方向に配列された状態でキャリア保持部１０４に保持される。ＩＲ移動機構１０６は、キャリア配列方向にインデクサロボット１０５を移動させる。インデクサロボット１０５は、基板９をキャリア１０７から搬出する搬出動作、および、キャリア保持部１０４に保持されたキャリア１０７に基板９を搬入する搬入動作を行う。基板９は、インデクサロボット１０５によって水平な姿勢で搬送される。
処理ブロック１０２は、基板９を処理する複数（たとえば、４つ以上）の処理ユニット１０８と、センターロボット１０９とを備えている。複数の処理ユニット１０８は、平面視において、センターロボット１０９を取り囲むように配置されている。複数の処理ユニット１０８では、基板９に対する様々な処理が施される。後述する基板処理装置は、複数の処理ユニット１０８のうちの１つである。センターロボット１０９は、処理ユニット１０８に基板９を搬入する搬入動作、および、基板９を処理ユニット１０８から搬出する搬出動作を行う。さらに、センターロボット１０９は、複数の処理ユニット１０８間で基板９を搬送する。基板９は、センターロボット１０９によって水平な姿勢で搬送される。センターロボット１０９は、インデクサロボット１０５から基板９を受け取るとともに、インデクサロボット１０５に基板９を渡す。
図２は、基板処理装置１の構成を示す側面図である。図２では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて描く。基板処理装置１は、基板９を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板９に処理液を供給して液処理を行う。当該液処理では、例えば、基板処理装置１に搬入されるよりも前の処理において基板９に付着した異物の除去（すなわち、洗浄）が行われる。当該異物は、例えば、基板９に対する研削処理において基板９の表面に残留した残渣である。以下の説明では、図２中の上側および下側を、単に「上側」および「下側」とも呼ぶ。
基板処理装置１は、基板保持部２と、基板回転機構３３と、カップ部４と、処理部５１と、処理部移動機構５２と、制御部８と、チャンバ１１と、を備える。基板保持部２、基板回転機構３３、カップ部４および処理部５１等は、チャンバ１１の内部空間に収容される。チャンバ１１の天蓋部には、当該内部空間にガスを供給して下方に流れる気流（いわゆる、ダウンフロー）を形成する気流形成部１２が設けられる。気流形成部１２としては、例えば、ＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）が利用される。
制御部８は、チャンバ１１の外部に配置され、基板保持部２、基板回転機構３３、処理部５１および処理部移動機構５２等を制御する。図３に示すように、制御部８は、例えば、プロセッサ８１と、メモリ８２と、入出力部８３と、バス８４とを備える通常のコンピュータシステムである。バス８４は、プロセッサ８１、メモリ８２および入出力部８３を接続する信号回路である。メモリ８２は、プログラムおよび各種情報を記憶する。プロセッサ８１は、メモリ８２に記憶されるプログラム等に従って、メモリ８２等を利用しつつ様々な処理（例えば、数値計算）を実行する。入出力部８３は、操作者からの入力を受け付けるキーボード８５およびマウス８６、プロセッサ８１からの出力等を表示するディスプレイ８７、並びに、プロセッサ８１からの出力等を送信する送信部（図示省略）等を備える。なお、制御部８は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）、または、回路基板等であってもよい。制御部８は、コンピュータシステム、ＰＬＣおよび回路基板等のうち、任意の複数の構成を含んでいてもよい。
基板保持部２および基板回転機構３３はそれぞれ、略円板状の基板９を保持して回転させるスピンチャックの一部である。基板保持部２は、水平状態の基板９を下側から保持する。基板保持部２は、例えば、ベルヌーイ効果により基板９を吸着して保持するベルヌーイチャックである。なお、基板保持部２は、他の構造を有するチャックであってもよい。
図４は、基板保持部２を示す平面図である。図５は、基板保持部２を図４中のＶ－Ｖの位置にて切断した断面図である。図６は、基板保持部２を図４中のＶＩ－ＶのＩ位置にて切断した断面図である。図５および図６では、基板保持部２に保持される基板９を二点鎖線にて示す。図４ないし図６に示すように、基板保持部２は、ベース部２１と、複数の支持ピン２２と、ガス供給部２３とを備える。
ベース部２１は、上下方向に延びる中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部材である。基板９は、ベース部２１の上方にベース部２１から離間して配置される。ベース部２１の上側の主面２１１（以下、「ベース面２１１」とも呼ぶ。）は、基板９の下側の主面（以下、「下面９２」とも呼ぶ。）から下方に離間した位置にて、基板９の下面９２と上下方向に対向する。ベース部２１のベース面２１１、および、基板９の下面９２は、略水平である。ベース部２１の直径は、基板９の直径よりも少し大きく、ベース面２１１は、基板９の外周縁から全周に亘って径方向外方へと延在する。
複数の支持ピン２２は、ベース部２１のベース面２１１の外周部において、中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」とも呼ぶ。）に互いに離間しつつ配列される。複数の支持ピン２２は、中心軸Ｊ１を中心とする同一の円周上に配置される。複数の支持ピン２２は、例えば、周方向において略等角度間隔に配置される。図４に示す例では、複数の支持ピン２２の数は３０個である。複数の支持ピン２２は、ベース面２１１から上方に突出する突起部である。各支持ピン２２の形状は、例えば、略半球状である。複数の支持ピン２２は、ベース部２１に固定されており、ベース部２１に対して相対的に移動しない。基板保持部２では、複数の支持ピン２２が基板９の下面９２の外周部に接触し、基板９を下側から支持する。これにより、基板保持部２は、基板９の外周部に複数の支持ピン２２にて接触するとともに、基板９の下面９２の中央部に非接触の状態で基板９を略水平状態にて保持する。
ガス供給部２３は、ベース部２１のベース面２１１に設けられる複数のガス送出口２３２を備える。複数のガス送出口２３２は、平面視において基板９と重なる位置にて、基板９の下面９２から下方に離間して配置される。複数のガス送出口２３２は、中心軸Ｊ１から径方向外側に離れた位置において、周方向に互いに離間しつつ配列される。複数のガス送出口２３２は、中心軸Ｊ１を中心とする同一の円周上に配置される。複数のガス送出口２３２の数は、例えば１５０個である。複数のガス送出口２３２は、複数の支持ピン２２よりも径方向内側に配置される。複数のガス送出口２３２は、基板９の外周部の下方に配置される。図５および図６に示す例では、ガス送出口２３２は、ベース面２１１に形成された縦断面における形状が略Ｖ字状である環状溝の径方向内側の側面に設けられる。当該側面に垂直な方向から見たガス送出口２３２の形状は、例えば略円形である。各ガス送出口２３２は、ベース部２１の内部に設けられたガス流路２３１を介して、後述するガス供給源２３５（図７参照）に接続される。
ガス供給部２３では、複数のガス送出口２３２から、基板９の下面９２とベース部２１のベース面２１１との間の空間（以下、「下方空間９０」とも呼ぶ。）にガスが送出される。当該ガスは、例えば、窒素ガス等の不活性ガス、または、空気等である。当該ガスは、例えば、高圧ガスまたは圧縮ガスである。複数のガス送出口２３２から下方空間９０に供給されたガスは、基板９の下面９２に沿って径方向外方へと流れる。これにより、下方空間９０において径方向中央部（以下、単に「中央部」とも呼ぶ。）から径方向外方へと向かう気流が形成され、当該気流によるベルヌーイ効果によって下方空間９０に圧力降下が生じる。その結果、基板９が基板保持部２に吸着される。換言すれば、下方空間９０の気圧が基板９の上方の気圧よりも低くなり（すなわち、負圧となり）、基板９が上下の気圧差により基板保持部２の複数の支持ピン２２に対して押圧されて、その位置が固定される（すなわち、保持される）。基板９が基板保持部２に保持された状態では、ベース部２１および複数のガス送出口２３２は、基板９から下方に離間しており、基板９とは非接触である。
図５および図６に示す例では、ベース部２１の内部に設けられたガス流路２３１のうち、ガス送出口２３２近傍の部位は、ガス送出口２３２に向かって径方向外方かつ上方へと斜めに延びる。このため、ガス送出口２３２から下方空間９０に送出されるガスは、ガス送出口２３２から径方向外方かつ上方へと流れ、基板９の下面９２に沿って径方向外方へと略水平に流れる。これにより、上述のように、下方空間９０にて中央部から径方向外方へと向かう気流が形成され、複数の支持ピン２２により下方から支持された基板９が、ベルヌーイ効果により下方へと吸引されて基板保持部２により保持される。
基板保持部２では、複数のガス送出口２３２から送出されるガスの流量が大きくなると、基板９に作用する下向きの吸引力が大きくなる。なお、基板９が基板保持部２に対して吸着されていない状態では、基板９は、複数の支持ピン２２から容易に上方へと離間可能であり、また、複数の支持ピン２２と接触した状態で略水平に移動する（すなわち、複数の支持ピン２２上で側方に滑る）ことも可能である。
図４および図６に示すように、基板保持部２は、複数のリフトピン２４と、複数のセンタリングピン２５とをさらに備える。複数のリフトピン２４は、基板処理装置１に対する基板９の搬出入時に、複数の支持ピン２２との間で基板９の受け渡しを行う。複数のセンタリングピン２５は、複数の支持ピン２２上に載置されて吸着されていない状態の基板９の外周縁を水平方向に押すことにより、基板９の水平位置を調節する。
複数のリフトピン２４は、ベース部２１のベース面２１１の外周部において、周方向に互いに離間しつつ配列される。複数のリフトピン２４は、中心軸Ｊ１を中心とする同一の円周上に配置される。複数のリフトピン２４は、例えば、周方向において略等角度間隔に配置される。図４に示す例では、複数のリフトピン２４の数は６個である。複数のリフトピン２４は、複数の支持ピン２２よりも少し径方向外側に位置する。複数のリフトピン２４は、ベース面２１１から上方に突出する。各リフトピン２４の形状は、例えば、略円柱状である。リフトピン２４の上部では、径方向内側の部位が切り欠かれており、当該上部にて基板９の下面９２および外周縁（すなわち、側面）に接触する。すなわち、リフトピン２４のうち径方向外側の部位は、基板９の外周縁よりも径方向外側に位置する。
複数のリフトピン２４は、ベース部２１のベース面２１１に対して上下方向に相対移動可能である。複数のリフトピン２４は、複数の支持ピン２２よりも上側にて基板９を受け取って保持する。そして、複数のリフトピン２４が基板９と共に下降することにより、基板９が複数の支持ピン２２へと受け渡される。また、複数のリフトピン２４が、複数の支持ピン２２よりも下側から上昇して基板９を保持し、さらに上昇することにより、複数の支持ピン２２から複数のリフトピン２４へと基板９が受け渡される。
複数のセンタリングピン２５は、ベース部２１のベース面２１１の外周部において、周方向に互いに離間しつつ配列される。複数のセンタリングピン２５は、中心軸Ｊ１を中心とする同一の円周上に配置される。複数のセンタリングピン２５は、例えば、周方向において略等角度間隔に配置される。図４に示す例では、複数のセンタリングピン２５の数は６個である。複数のセンタリングピン２５は、複数の支持ピン２２および複数のリフトピン２４よりも少し径方向外側に位置する。また、複数のセンタリングピン２５は、基板９の外周縁よりも径方向外側に位置する。複数のセンタリングピン２５はそれぞれ、ベース面２１１から上方に突出するピンである。
図６に示す例では、センタリングピン２５は、略円柱状のピン下部２５１と、ピン下部２５１の上端から上方に突出する略円柱状のピン上部２５２と、を備える。ピン上部２５２は、ピン下部２５１よりも細く（すなわち、上下方向に垂直な断面の直径が小さく）、ピン下部２５１の中心軸Ｊ２から径方向に偏心した位置にてピン下部２５１に固定される。ピン下部２５１は、上下方向において基板９の下面９２よりも下側に位置する。ピン上部２５２は、上下方向において基板９と略同じ位置に位置する。ピン下部２５１およびピン上部２５２は、基板９の外周縁よりも径方向外側に位置する。ピン下部２５１の径方向内側の部位は、平面視において基板９と重なっている。ピン上部２５２は、基板９の外周縁から径方向に離間しつつ径方向にて当該外周縁と対向する。
各センタリングピン２５のピン下部２５１は、ベース部２１を上下方向に貫通するシャフト２５３を介して、ピン回転機構２５４に接続されている。ピン回転機構２５４は、例えば電動回転式モータである。ピン回転機構２５４によりシャフト２５３が回転されることにより、センタリングピン２５は、ベース部２１のベース面２１１上において上下方向に延びる中心軸Ｊ２を中心として回転する。これにより、ピン上部２５２の径方向における位置が変化する。基板保持部２では、複数のセンタリングピン２５がそれぞれ、ピン上部２５２を基板９の外周縁に接触させた状態で回転することにより、基板９が複数の支持ピン２２上にて水平方向に滑り、基板９の水平方向の位置が調節される。
図４ないし図６に示すように、基板保持部２は、分離板２６をさらに備える。分離板２６は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状の部材であり、基板９の周囲を全周に亘って囲む。分離板２６は、基板９の外周縁よりも径方向外側に配置され、ベース部２１のベース面２１１上に固定される。分離板２６の内周縁は、全周に亘って基板９の外周縁よりも径方向外側に位置する。平面視において、分離板２６の内周縁と基板９の外周縁との間には、略円環状の環状間隙２６３が設けられる。環状間隙２６３の径方向の幅は、例えば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
分離板２６の内周縁と基板９の外周縁とは、上下方向の略同じ位置に位置する。すなわち、分離板２６の内周縁と基板９の外周縁とは、径方向において互いに離間しつつ対向する。分離板２６の上面２６１は、基板９の上側の主面（以下、「上面９１」とも呼ぶ。）と上下方向の同じ位置、または、基板９の上面９１よりも少し下側に位置する。分離板２６の上面２６１は、分離板２６の内周縁から径方向外方に略水平に広がり、さらに、径方向外方かつ下方へと広がって、分離板２６の外周縁に至る。分離板２６の外周縁は、ベース部２１の外周縁（すなわち、ベース面２１１の外周縁）と平面視において略重なる。
分離板２６は、ベース部２１のベース面２１１から上方に離間した位置に配置され、複数の分離板支持部２１２を介して、ベース部２１のベース面２１１に固定される。各分離板支持部２１２は、例えば、ベース面２１１から上方に突出する略円柱状の部材であり、分離板２６の下面２６２に接続されて分離板２６を下側から支持する。複数の分離板支持部２１２は、ベース部２１のベース面２１１の外周部において、周方向に互いに離間しつつ配列される。複数の分離板支持部２１２は、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする同一の円周上に配置される。複数の分離板支持部２１２は、例えば、周方向において略等角度間隔に配置される。複数の分離板支持部２１２の数は、例えば６個である。複数の分離板支持部２１２は、例えば、複数のセンタリングピン２５と周方向の略同じ位置に配置される。分離板支持部２１２の周方向の位置は、必ずしもセンタリングピン２５の周方向の位置と同じである必要はなく、適宜変更されてよい。分離板２６の下面２６２とベース部２１のベース面２１１との間には、略円環状の間隙（以下、「環状流路２６４」とも呼ぶ。）が設けられる。
図５に示す例では、ベース部２１のベース面２１１は、中心軸Ｊ１から径方向外方へと略水平に広がり、複数のガス送出口２３２が設けられる位置において、径方向外方かつ下方へと広がる傾斜面となる。ベース面２１１は、当該傾斜面の下端から径方向外方かつ上方へと広がり、支持ピン２２が設けられる位置において、径方向外方へと略水平に広がる。ベース面２１１は、支持ピン２２の径方向外側において、径方向外方かつ下方へと広がる傾斜面となる。当該傾斜面は、径方向外方に向かうに従って急激に下方へと向かう面であり、基板９の外周縁の略鉛直下方に位置する。ベース面２１１は、当該傾斜面の下端から径方向外方へと略水平に広がる水平面となり、環状間隙２６３および分離板２６から下方に離間した位置において、環状間隙２６３および分離板２６の下面２６２と上下方向に対向する。ベース面２１１は、当該水平面の径方向外端から径方向外方かつ下方へと広がる傾斜面となり、ベース部２１の外周縁へと至る。
分離板２６の下面２６２は、分離板２６の内周縁から径方向外方かつ下方へと広がって分離板２６の外周縁へと至る。換言すれば、分離板２６の下面２６２は、径方向外方に向かうに従って下方へと向かう傾斜面である。図５に示す例では、分離板２６の下面２６２は、分離板２６の内周縁から径方向外方かつ下方へと広がり、分離板２６の径方向中央部において略鉛直下方へと広がり、さらに径方向外方かつ下方へと広がって分離板２６の外周縁へと至る。環状流路２６４の上下方向の高さ（すなわち、ベース面２１１と分離板２６の下面２６２との間の上下方向の距離）は、分離板２６の内周縁と径方向中央部との間において略一定であり、分離板２６の径方向中央部において急激に減少し、分離板２６の径方向中央部と外周縁との間において略一定である。
図５に示す例では、基板９と複数の支持ピン２２とが接触する径方向の位置における下方空間９０の上下方向の高さ（すなわち、ベース面２１１と基板９の下面２６２との間の上下方向の距離）は、分離板２６の内周縁における環状流路２６４の上下方向の高さよりも小さい。上述のように、ベース面２１１は、基板９の外周縁の略鉛直下方に位置する急峻な傾斜面２１３を有するため、下方空間９０は、基板９の外周縁の略鉛直下方において上下方向の高さを急激に拡大し、環状流路２６４に連続する。換言すれば、下方空間９０は、複数の支持ピン２２よりも径方向外側かつ分離板２６の内周縁よりも径方向内側において（すなわち、環状間隙２６３近傍において）、上下方向の高さを急激に拡大し、環状流路２６４に連続する。なお、傾斜面２１３は、複数の支持ピン２２よりも径方向外側、かつ、基板９の外周縁よりも径方向内側に位置してもよい。
図４に示すように、分離板２６の内周縁には、各センタリングピン２５近傍において略半円状の開口部２６５（すなわち、切り欠き）が形成されており、開口部２６５に嵌まるようにセンタリングピン２５が配置される。図６に示す例では、センタリングピン２５の上端部は、分離板２６の開口部２６５に挿入される。センタリングピン２５の上端は、分離板２６の上面２６１のうち、開口部２６５の周囲の領域と上下方向の略同じ位置に位置する。センタリングピン２５の上端は、分離板２６の上面２６１のうち、開口部２６５の周囲の領域よりも下側に位置してもよい。
図２に示す基板回転機構３３は、基板保持部２の下方に配置される。基板回転機構３３は、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部２と共に回転する。基板回転機構３３は、シャフト３３１と、モータ３３２とを備える。シャフト３３１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の部材である。シャフト３３１は、上下方向に延び、基板保持部２のベース部２１の下面中央部に接続される。モータ３３２は、シャフト３３１を回転させる電動回転式モータである。モータ３３２がシャフト３３１を回転させることにより、シャフト３３１に接続されたベース部２１、および、ベース部２１に固定された分離板２６が、共に回転される。なお、基板回転機構３３は、他の構造を有するモータ（例えば、中空モータ等）を備えていてもよい。
カップ部４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状のカップ４１を備える。カップ４１は、基板９および基板保持部２の周囲において全周に亘って配置され、基板９および基板保持部２の側方を覆う。カップ４１は、回転中の基板９から周囲に向かって飛散する処理液等の液体を受ける受液容器である。カップ４１は、基板保持部２の回転および静止に関わらず、周方向において静止しており回転しない。カップ４１の底部には、カップ４１にて受けられた処理液等をチャンバ１１の外部へと排出する排液ポート（図示省略）が設けられる。
カップ４１は、図示省略の昇降機構により上下方向に移動する。当該昇降機構は、例えば、電動リニアモータ、エアシリンダ、または、ボールネジおよび電動回転式モータを備える。カップ部４は、径方向に積層される複数のカップ４１を備えていてもよい。カップ部４が複数のカップ４１を備える場合、複数のカップ４１はそれぞれ独立して上下方向に移動可能であり、基板９から飛散する処理液の種類に合わせて、複数のカップ４１が切り替えられて処理液の受液に使用される。
図２に示す処理部５１は、基板９の上面９１に対して処理液（例えば、洗浄液）を供給する処理液供給部である。処理部５１は、基板９の上面９１に向けて処理液を吐出する上ノズル５１１を備える。上ノズル５１１は、例えば、処理液とガスとを混合して当該処理液を基板９の上面９１に向けて噴霧する二流体ノズルである。処理部５１では、処理液がガスの高速な流れと衝突することにより粉砕され、微粒化された状態で基板９の上面９１に対して高速にて吹き付けられる。これにより、基板９の上面９１に対して物理的な洗浄が行われ、基板９の上面９１に付着している異物が除去される。当該処理液は、例えば、ＤＩＷまたはＣＯ２水である。当該ガスは、例えば、窒素ガス等の不活性ガス、または、空気等である。当該ガスは、例えば、高圧ガスまたは圧縮ガスである。
処理部移動機構５２は、処理部５１の上ノズル５１１を基板９の上方の空間において略水平に揺動する揺動機構である。処理部移動機構５２は、アーム５２１と、アーム回転機構５２２とを備える。アーム５２１は、略水平に延びる棒状部材である。アーム５２１の一方の端部には上ノズル５１１が固定され、他方の端部は、カップ部４の径方向外側に位置するアーム回転機構５２２に接続される。アーム回転機構５２２は、上下方向に延びる回転軸を中心としてアーム５２１を略水平に回転させる。
処理部移動機構５２は、回転中の基板９に対して処理液を吐出する上ノズル５１１を、基板９の上面９１の中央部と上下方向に対向する第１位置と、当該第１位置よりも径方向外側に位置する第２位置との間で往復移動させる。当該第２位置は、基板９の上面９１の外周部と上下方向に対向することが好ましい。これにより、基板９の上面９１の略全面に亘って上述の物理的な洗浄処理が行われる。洗浄処理が終了すると、処理部移動機構５２は、処理部５１を基板９の上方の空間から、基板９の外周縁よりも径方向外側の退避位置へと移動する。処理部移動機構５２のアーム回転機構５２２は、例えば、電動回転式モータを備える。処理部移動機構５２は、他の構造を有していてもよい。
図７は、基板処理装置１における気体および液体の供給に係る構成を説明するためのブロック図である。図７では、各構成を概念的に描いており、図２、図４ないし図６に示す基板処理装置１の構造とは必ずしも一致しない。上ノズル５１１は、配管５１３およびバルブ５１４を介して処理液供給源５１５に接続される。上ノズル５１１は、また、配管５１６およびバルブ５１７を介してガス供給源５１８に接続される。処理部５１では、制御部８（図２参照）の制御によってバルブ５１４，５１７が開かれることにより、基板９の洗浄処理に利用される処理液およびガスが、二流体ノズルである上ノズル５１１に供給され、微粒化された処理液が上ノズル５１１から基板９の上面９１へと噴霧される。
ガス供給部２３のガス流路２３１は、配管２３３およびバルブ２３４を介してガス供給源２３５に接続される。基板保持部２では、制御部８の制御によってバルブ２３４が開かれることにより、基板９の吸着に利用されるガスがガス流路２３１に供給され、複数のガス送出口２３２から噴出される。
なお、上ノズル５１１に供給されるガスと、基板保持部２のガス流路２３１に供給されるガスとが同じ種類である場合、１つのガス供給源が、ガス供給源５１８およびガス供給源２３５として共用されてもよい。
図８は、基板処理装置１により処理される基板９の一例を示す平面図である。図９は、図８中の基板９をＩＸ－ＩＸの位置にて切断した断面図である。図９では、基板９の厚さを実際よりも厚く描いている。図８および図９に例示する基板９は、周縁部９４と、主部９５とを有する。図８では、周縁部９４と主部９５との境界を細線にて示す。周縁部９４は、基板９の外周縁を含むとともに、平面視において当該外周縁に沿う略円環状の部位である。主部９５は、周縁部９４の径方向内側に位置する平面視において略円形の部分である。主部９５は、周縁部９４の内周縁から径方向内方へと広がる。主部９５の周囲は、周縁部９４により全周に亘って囲まれている。例えば、基板９の直径は３００ｍｍであり、主部９５の直径は２９０ｍｍ以上２９６ｍｍ以下であり、周縁部９４の径方向における幅は２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
基板９の上面９１は、主部９５において周縁部９４よりも下方に凹んでいる。基板９の下面９２は、主部９５と周縁部９４とで上下方向の略同じ位置に位置する。すなわち、基板９において、主部９５の上方の空間は凹部である。主部９５における基板９の厚さは、例えば２００μｍ以下である。すなわち、基板９は、径方向中央部の厚さが２００μｍ以下の薄型基板である。主部９５における基板９の厚さは、例えば、１０μｍ以上かつ２００μｍ以下である。周縁部９４における基板９の厚さは、例えば、６００μｍ以上かつ１０００μｍ以下である。基板９は、例えば、略均一な厚さを有する基板に対して、主部９５に相当する部位を研削処理（すなわち、グラインド処理）することにより形成される。
図１０は、基板処理装置１における基板９に対する処理の流れを示す図である。基板処理装置１では、まず、基板９が図２に示す基板保持部２により保持される（ステップＳ１１）。基板保持部２は、上述のように、複数の支持ピン２２にて基板９の下面９２の外周部に接触するとともに、基板９の下面９２の中央部には非接触の状態で、ガス供給部２３から送出されるガスによるベルヌーイ効果によって、基板９を水平状態にて保持する。基板保持部２では、図５に示す下方空間９０のガスが、基板９の外周縁の下方を通過して径方向外方へと流出し、環状間隙２６３の下方を通過して環状流路２６４へと流入する。そして、当該ガスは、環状流路２６４内を径方向外方に向かって流れ、環状流路２６４の外周縁（すなわち、基板保持部２の外周縁）から径方向外方へと流出して、カップ部４（図２参照）の内部へと流入する。
図２に示すように、基板９が基板保持部２により保持されると、基板回転機構３３により、基板９が中心軸Ｊ１を中心として基板保持部２と共に回転される（ステップＳ１２）。そして、上ノズル５１１から、回転中の基板９の上面９１に対する処理液の噴霧が開始される。上ノズル５１１は、処理部移動機構５２により、基板９の上面９１の中央部と上下方向に対向する第１位置と、第１位置よりも径方向外側に位置する第２位置との間で継続的に往復移動される。第２位置は、例えば、複数の支持ピン２２が配置される仮想的な円周と上下方向に対向する位置である。これにより、基板９の上面９１に対する物理的な洗浄処理が行われる（ステップＳ１３）。
回転中の基板９の上面９１に供給された処理液は、遠心力により基板９の中央部から外周縁に向かって移動する。当該処理液は、基板９の外周縁から環状間隙２６３の上方を通過して分離板２６の上方へと移動し、分離板２６の上面２６１を伝わって、または、分離板２６の上面２６１の上方を通過して、径方向外方へと移動する。これにより、当該処理液が、基板９の下面９２よりも下側に移動することが抑制されるため、基板９の下面９２への処理液の付着が抑制される。分離板２６上において径方向外方へと移動した処理液は、分離板２６の外周縁（すなわち、基板保持部２の外周縁）から径方向外方へと飛散し、カップ部４により受けられる。
以上に説明したように、基板処理装置１は、基板保持部２と、基板回転機構３３と、処理液供給部（すなわち、処理部５１）とを備える。基板保持部２は、基板９を水平状態にて保持する。基板回転機構３３は、上下方向に延びる中心軸Ｊ１を中心として基板保持部２を回転させる。処理部５１は、基板９の上面９１に対して処理液を供給する。基板保持部２は、ベース部２１と、複数の支持ピン２２と、ガス供給部２３と、環状の分離板２６とを備える。ベース部２１は、ベース面２１１を有する。ベース面２１１は、基板９の下面９２に対向するとともに、基板９の外周縁から径方向外方へと延在する。複数の支持ピン２２は、ベース面２１１上にて周方向に配列されるとともに、ベース面２１１から上方に突出する。複数の支持ピン２２は、基板９の下面９２の外周部に接触する。ガス供給部２３は、基板９の下面９２とベース部２１のベース面２１１との間にガスを送出して、径方向外方へと向かう気流を形成する。分離板２６は、ベース部２１のベース面２１１上において、基板９の外周縁よりも径方向外側に配置されて、基板９の周囲を囲む。
分離板２６の内周縁と基板９の外周縁とは、径方向において互いに離間しつつ対向する。分離板２６の上面２６１は、基板９の上面９１と上下方向の同じ位置、または、基板９の上面９１よりも下側に位置する。分離板２６の下面２６２とベース部２１のベース面２１１との間には、環状流路２６４が設けられる。分離板２６は、ベース部２１に固定されて、基板回転機構３３によりベース部２１と共に回転される。
これにより、上述のように、基板９とベース部２１との間の下方空間９０から径方向外方へと流出したガスは、環状間隙２６３の下方を通過して環状流路２６４へと流入し、径方向外方へと流れる。一方、回転中の基板９の上面９１に供給された処理液は、環状間隙２６３の上方を通過して分離板２６の上方へと移動し、分離板２６の上方を通過して径方向外方へと飛散する。したがって、基板９の上面９１上の処理液や基板９の外周縁から飛散した処理液等が、基板９の下方へと回り込むことを抑制することができるため、基板９の下面９２への処理液の付着を抑制することができる。
上述のように、基板保持部２は、上記気流によるベルヌーイ効果によって基板９とベース部２１との間の空間（すなわち、下方空間９０）に圧力降下を生じさせて基板９を吸着することが好ましい。このように、ベルヌーイチャックにより基板９を保持する基板処理装置１では、下方空間９０が負圧となるため、当該負圧により基板９の下面への処理液の回り込みが生じやすくなる。上述のように、基板処理装置１では、基板９の下方への処理液の回り込みを抑制することができるため、基板処理装置１の構造はベルヌーイチャックを有する基板処理装置に特に適している。
上述のように、分離板２６の下面２６２は、径方向外方へと向かうに従って下方へと向かう傾斜面であることが好ましい。これにより、基板９とベース部２１との間の下方空間９０から径方向外方へと流出したガスを、基板９の外周縁近傍から斜め下方へと導くことができる。その結果、ベルヌーイ効果による基板９の吸着力を増大させることができるため、基板９を強固に保持することができる。
上述のように、基板９と複数の支持ピン２２とが接触する径方向の位置における基板９の下面９２とベース面２１１との間の上下方向の距離は、分離板２６の内周縁の下方における分離板２６の下面２６２とベース面２１１との間の上下方向の距離よりも小さいことが好ましい。このように、基板９の外周縁近傍において、基板９とベース部２１との間の下方空間９０から径方向外方へと流出するガスの流路の断面積を増大させることにより、ガスの流速を低減させることができる。これにより、基板９の外周縁近傍（すなわち、環状間隙２６３近傍）において、当該ガスの流れに起因する圧力降下を抑制することができる。その結果、環状間隙２６３の上方を通過する処理液が、当該圧力降下により環状間隙２６３を介して基板９の下方へと吸い込まれることを抑制することができる。したがって、基板９の下面９２への処理液の付着をさらに抑制することができる。
上述のように、基板保持部２は、基板９よりも径方向外側においてベース面２１１から上方に突出するピン（上記例では、センタリングピン２５）をさらに備える。当該ピンの上端部は、分離板２６に設けられた開口部２６５に挿入され、当該ピンの上端は、分離板２６の上面２６１のうち、開口部２６５の周囲の領域と上下方向の同じ位置、または、当該領域よりも下側に位置することが好ましい。これにより、基板９の外周縁から径方向外方に飛散した処理液が、当該ピンと衝突することを抑制し、当該ピンとの衝突によって処理液が径方向内方へと（すなわち、基板９に向かって）跳ね返ることを抑制することができる。その結果、基板９の下面９２への処理液の付着をさらに抑制することができる。
上述の基板処理装置１では、様々な変更が可能である。
例えば、支持ピン２２の数および形状は、上記例に限定されるものではなく、様々に変更されてよい。リフトピン２４およびセンタリングピン２５についても同様である。
複数のセンタリングピン２５の上端は、分離板２６の上面２６１のうち、開口部２６５の周囲の領域よりも上側に位置していてもよい。換言すれば、複数のセンタリングピン２５は、分離板２６の上面２６１から上方に突出していてもよい。
基板保持部２では、ガス送出口２３２の数、形状および配置は、上記例に限定されるものではなく、様々に変更されてよい。例えば、ガス送出口２３２の数は１つであってもよい。この場合、例えば、基板９の下面９２の中央部と上下方向に対向する位置において、平面視における形状が略円形の１つのガス送出口２３２が中心軸Ｊ１上に設けられてもよく、あるいは、平面視において略円環状である１つのガス送出口２３２が中心軸Ｊ１の周囲に設けられてもよい。
基板保持部２では、ベース面２１１の形状は、上記例には限定されず、様々に変更されてよい。また、分離板２６の上面２６１および下面２６２の形状も、記例には限定されず、様々に変更されてよい。例えば、分離板２６の下面２６２は、必ずしも、径方向外方へと向かうに従って下方へと向かう傾斜面である必要はなく、略水平に広がる面であってもよい。
基板９と複数の支持ピン２２とが接触する径方向の位置における下方空間９０の高さは、分離板２６の内周縁の下方における環状流路２６４の高さ以上であってもよい。
基板処理装置１では、ベース部２１の中央部（すなわち、基板９の中央部の下方）に下部ノズルが設けられる場合、ベルヌーイ効果によって下方空間９０に圧力降下が生じている状態で、当該下部ノズルとベース部２１との間の隙間等から、下方空間９０にガスが小流量にて流入してもよい。
基板処理装置１では、基板保持部２は、必ずしもベルヌーイチャックには限定されず、例えば、メカニカルチャック等であってもよい。この場合、ガス供給部２３からのガスは、例えば、下方空間９０を当該ガスにてパージする等の目的で、下方空間９０の径方向中央部等に供給され、径方向外方へと向かう気流を形成する。
基板処理装置１にて処理される基板９は、必ずしも、図８および図９に示すような主部９５が周縁部９４よりも薄い基板である必要はなく、例えば、厚さが略全面に亘って略均等な基板であってもよい。また、基板９の厚さ、直径および形状は、様々に変更されてよい。
基板処理装置１は、半導体基板以外に、液晶表示装置または有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等の平面表示装置（Flat Panel Display）に使用されるガラス基板、あるいは、他の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。また、上述の基板処理装置１は、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、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
１ 基板処理装置
２ 基板保持部
９ 基板
２１ ベース部
２２ 支持ピン
２３ ガス供給部
２５ センタリングピン
２６ 分離板
３３ 基板回転機構
５１ 処理部
９０ 下方空間
９１ （基板の）上面
９２ （基板の）下面
２１１ ベース面
２５２ ピン上部
２６１ （分離板の）上面
２６２ （分離板の）下面
２６４ 環状流路
２６５ 開口部
Ｊ１ 中心軸

Claims (5)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    基板を水平状態にて保持する基板保持部と、
    上下方向に延びる中心軸を中心として前記基板保持部を回転させる基板回転機構と、
    前記基板の上面に対して処理液を供給する処理液供給部と、
    を備え、
    前記基板保持部は、
    前記基板の下面に対向するとともに前記基板の外周縁から径方向外方へと延在するベース面を有するベース部と、
    前記ベース面上にて周方向に配列されるとともに前記ベース面から上方に突出し、前記基板の前記下面の外周部に接触する複数の支持ピンと、
    前記基板の前記下面と前記ベース部の前記ベース面との間にガスを送出して径方向外方へと向かう気流を形成するガス供給部と、
    前記ベース部の前記ベース面上において前記基板の外周縁よりも径方向外側に配置されて前記基板の周囲を囲む環状の分離板と、
    を備え、
    前記分離板の内周縁と前記基板の前記外周縁とは径方向において互いに離間しつつ対向し、前記分離板の上面は、前記基板の前記上面と上下方向の同じ位置または前記基板の前記上面よりも下側に位置し、前記分離板の下面と前記ベース部の前記ベース面との間には環状流路が設けられ、前記分離板は前記ベース部に固定されて前記基板回転機構により前記ベース部と共に回転されることを特徴とする基板処理装置。
  2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記基板保持部は、前記気流によるベルヌーイ効果によって前記基板と前記ベース部との間の空間に圧力降下を生じさせて前記基板を吸着することを特徴とする基板処理装置。
  3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
    前記分離板の前記下面は、径方向外方へと向かうに従って下方へと向かう傾斜面であることを特徴とする基板処理装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
    前記基板と前記複数の支持ピンとが接触する径方向の位置における前記基板の前記下面と前記ベース面との間の上下方向の距離は、前記分離板の前記内周縁の下方における前記分離板の前記下面と前記ベース面との間の上下方向の距離よりも小さいことを特徴とする基板処理装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基板処理装置であって、
    前記基板保持部は、前記基板よりも径方向外側において前記ベース面から上方に突出するピンをさらに備え、
    前記ピンの上端部は、前記分離板に設けられた開口部に挿入され、
    前記ピンの上端は、前記分離板の前記上面のうち前記開口部の周囲の領域と上下方向の同じ位置または前記領域よりも下側に位置することを特徴とする基板処理装置。
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