JP4999792B2

JP4999792B2 - 基板保持装置および基板処理装置

Info

Publication number: JP4999792B2
Application number: JP2008171502A
Authority: JP
Inventors: 昭雄塩見; 雅治木村
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: JP2010010627A

Description

本発明は、半導体ウエハなどの基板を保持するための基板保持装置およびこれを備える基板処理装置に関する。

たとえば、半導体ウエハなどの基板に対する薬液処理のために、枚葉式の基板処理装置が用いられることがある。
枚葉式の基板処理装置は、基板をほぼ水平な姿勢に保持して回転させるスピンチャックと、基板に薬液を供給するための薬液ノズルと、基板にリンス液を供給するためのリンス液ノズルとを備えている。薬液処理時には、基板が回転されつつ、薬液ノズルから基板の表面に薬液が供給される。基板の表面上の薬液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板の表面の全域に広がる。薬液の供給停止後は、純水ノズルから基板の表面にリンス液が供給され、基板に付着している薬液がリンス液で洗い流される。そして、純水の供給停止後、基板の高速回転により、基板に付着しているリンス液が振り切られて除去されて、一連の薬液処理が終了する。

スピンチャックは、モータの駆動軸と一体化され、鉛直方向に沿って配置された回転軸と、この回転軸の上端に固定されたスピンベースとを備えている。スピンベースの上面には、その周縁部に、複数の挟持部材がほぼ等角度間隔で配置されている。ほぼ水平な姿勢の基板の周縁に複数の挟持部材を当接させて、複数の挟持部材により基板を挟持することができる。そして、その状態で回転軸が回転されることにより、スピンベースとともに、基板が回転される。

図６は、スピンベースの周縁部の断面図である。
スピンベース１０１は、フッ素樹脂からなる上カバー１０２およびＳｉＣからなる下カバー１０３を備えている。上カバー１０２は、円板部１０４と、この円板部１０４の周縁から下方に向けて延びる周側部１０５とを一体的に備えている。下カバー１０３は、円板状をなし、その周縁部に上カバー１０２の周側部１０５の下端が接続されている。

挟持部材１０６は、円板部１０４の周縁部上に、その周縁に沿ってほぼ等角度間隔で配置されている。そして、挟持部材１０６は、基板（二点鎖線で示す。）を下方から支持する突起状の支持部１０７と、基板の端面に当接する当接部１０８とを備えている。
円板部１０４には、各挟持部材１０６と対向する位置に、貫通孔１０９が形成されている。貫通孔１０９には、鉛直方向に延びる軸１１０が回転可能に挿通されており、挟持部材１０６は、その軸１１０の上端に固定されている。軸１１０の下端部は、下カバー１０３に固定されたベアリング１１１に回転可能に保持されている。軸１１０の途中部には、レバー１１２が固定されている。レバー１１２は、軸１１０の側方に延びている。レバー１１２の先端部が軸１１０の回転方向に所定角度範囲内で往復移動されることにより、その角度範囲内で軸１１０が往復回転し、軸１１０の回転に伴って、挟持部材１０６が往復回転する。この往復回転により、挟持部材１０６の当接部１０８が基板の端面に対して接離する。複数の挟持部材１０６の当接部１０８が基板の端面に当接した状態で、それらの当接部１０８により基板が挟持され、各挟持部材１０６の当接部１０８が基板の端面から離間することにより、その当接部１０８による基板の挟持が解除される。

そして、貫通孔１０９には、２つのリング状のシール部材１１３が上下に重ねて配置されている。各シール部材１１３は、軸１１０の周面に当接している。これにより、貫通孔１０９と軸１１０との間がシールされ、それらの間からスピンベース１０１内への薬液などの浸入が防止されるとともに、それらの間からスピンベース１０１外へのパーティクル（スピンベース１０１内で発生した摩耗粉など）の流出が防止されている。
特開２００４−１１１９０３号公報

スピンベース１０１の各部材は、温度変化に伴って、多少の熱膨張または熱収縮を生じる。たとえば、上カバー１０２および下カバー１０３は、それらの温度が上昇すると、それぞれ径方向外側に向かって延びるように熱膨張する。このとき、上カバー１０２および下カバー１０３の材料の相違や上カバー１０２および下カバー１０３の温度差などに起因して、上カバー１０２の熱膨張量と軸１１０が連結されている下カバー１０３の熱膨張量とに差が生じると、上カバー１０２により、シール部材１１３を介して軸１１０が押圧される。その結果、軸１１０が傾き、挟持部材１０６（当接部１０８）による基板の挟持状態に悪影響を及ぼすおそれがある。また、軸１１０が傾くと、軸１１０の周方向において、軸１１０に対するシール部材１１３の接触圧のばらつきが生じ、シール部材１１３によるシール性が低下する。

そこで、本発明の目的は、保持部材が挿通される被挿通部材が熱膨張または熱収縮を生じても、その被挿通部材により保持部材が押圧されることを防止できる、基板保持装置および基板処理装置を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持するための保持部材（７）と、板状部（６０）を有し、前記板状部に貫通孔（２７）が形成され、前記貫通孔に前記保持部材が挿通される被挿通部材（２１）と、前記保持部材を取り囲む環状の突出部（５３）を有し、前記保持部材と前記被挿通部材との間をシールするためのシール部材（５２）とを含み、前記シール部材は、前記保持部材および前記被挿通部材の一方に固定され、その他方に形成されたシール当接面（５９）に対して前記板状部と直交する方向から前記突出部が当接するように設けられ、前記板状部に沿う方向において、前記シール当接面が形成された前記保持部材または前記被挿通部材と前記シール部材との間にギャップが形成されており、前記シール当接面は、前記突出部の肉厚よりも前記板状部に沿う方向に大きな幅を有する環状に形成されている、基板保持装置（２）である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、被挿通部材は、貫通孔が形成された板状部を有している。貫通孔には、基板を保持するための保持部材が挿通されている。保持部材と被挿通部材との間は、シール部材によりシールされている。シール部材は、保持部材を取り囲む環状の突出部を有し、保持部材および被挿通部材の一方に固定され、その他方に形成されたシール当接面に対して板状部と直交する方向から突出部が当接するように設けられている。

そして、板状部に沿う方向において、シール当接面が形成された保持部材または被挿通部材とシール部材との間に、ギャップが形成されている。これにより、被挿通部材が熱膨張または熱収縮を生じたときに、保持部材が被挿通部材の板状部によりシール部材を介して押圧されることを防止できる。したがって、被挿通部材（板状部）による押圧が原因で保持部材が傾くことを防止でき、保持部材による基板の良好な保持状態を維持することができる。

また、シール部材の突出部は、シール当接面に対して板状部と直交する方向から当接し、シール当接面は、突出部の肉厚よりも板状部に沿う方向に大きな幅を有する環状に形成されている。そのため、被挿通部材が熱膨張を生じたときに、シール当接面に対する突出部の当接を維持することができる。その結果、シール部材による被挿通部材と保持部材との間の良好なシール状態を維持することができる。

請求項２に記載のように、前記突出部は、円環状に形成され、前記シール当接面は、円環状に形成されていてもよい。そして、前記シール当接面の中心軸線および前記突出部の中心軸線は、被挿通部材の熱膨張または熱収縮を考慮して、互いにずれていることが好ましい。
たとえば、請求項３に記載のように、基板に室温よりも高温の処理流体を供給するための高温処理流体供給機構（３）を備える基板処理装置（１）に、請求項２に記載の基板保持装置（２）が備えられる場合、前記シール部材は、前記被挿通部材に固定され、前記貫通孔は、前記板状部の周縁部に形成され、前記シール当接面の中心軸線は、前記突出部の中心軸線に対して前記板状部の周縁側にずれていることが好ましい。

これにより、シール当接面において、突出部に対して板状部の周縁側に、突出部が当接可能なマージンスペースを設けることができる。そのため、被挿通部材が熱膨張を生じたときに、シール当接面に対する突出部の当接を確実に維持することができる。
なお、この項における「処理流体」は、固体のみ以外の形態であればよく、処理のための液体、蒸気、気体（ガス）、あるいは固体と液体との混合物（シャーベット状流体）等を含む。

また、請求項４に記載のように、基板に室温よりも低温の処理流体を供給するための低温処理流体供給機構（７２）を備える基板処理装置（７１）に、請求項２に記載の基板保持装置（２）が備えられる場合、前記シール部材は、前記被挿通部材に固定され、前記貫通孔は、前記板状部の周縁部に形成され、前記シール当接面の中心軸線は、前記突出部の中心軸線に対して前記板状部の中心側にずれていることが好ましい。

これにより、シール当接面において、突出部に対して板状部の周縁側に、突出部が当接可能なマージンスペースを設けることができる。そのため、被挿通部材が熱収縮を生じたときに、シール当接面に対する突出部の当接を確実に維持することができる。
なお、この項における「処理流体」は、固体のみ以外の形態であればよく、処理のための液体、蒸気、気体（ガス）、あるいは固体と液体との混合物（シャーベット状流体）等を含む。

前記基板保持装置は、前記被挿通部材と前記挿通方向に間隔を有して対向する対向部（２３）を有する下カバー（２２）を含み、前記保持部材は、前記対向部側の端部の位置が前記対向部に対して固定されていてもよい。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の図解的な断面図である。
基板処理装置１は、基板の一例としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの表面からレジスト膜を剥離するために用いられる。基板処理装置１は、ウエハＷをほぼ水平な姿勢に保持して回転させるためのウエハ保持機構２と、ウエハ保持機構２に保持されたウエハＷの表面にＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）を供給するためのＳＰＭ供給機構３とを備えている。

ウエハ保持機構２は、モータ４と、鉛直方向に延びるスピン軸５と、スピン軸５の上端に取り付けられた円板状のスピンベース６と、スピンベース６の周縁部にほぼ等角度間隔で配置された６個の保持部材７とを備えている。
ウエハＷは、６個の保持部材７により囲まれる領域内にほぼ水平な姿勢で配置される。
各保持部材７は、スピン軸５と平行な軸線を中心に所定角度範囲内で往復回転可能に設けられている。また、６個の保持部材７は、スピンベース６の周方向に１個置きに配置された３個の保持部材７（ほぼ１２０度間隔で配置された３個の保持部材７）の組と、残りの３個の保持部材７の組とに分けられている。各組の３個の保持部材７は、連動して所定角度範囲内で往復回転される。その往復回転により、ウエハＷの周縁に対して一斉に接離するようになっている。そして、各組の３個の保持部材７がウエハＷの周縁に当接されると、その３個の保持部材７によりウエハＷが挟持され、この状態から３個の保持部材７がウエハＷの周縁から離間されると、ウエハＷの挟持が解除される。ウエハ保持機構２は、各組の３個の保持部材７を連動して往復回転させるための連動機構８を備えている。

保持部材７によりウエハＷが挟持された状態で、モータ４が駆動されると、その駆動力により、スピンベース６とともに、ウエハＷがスピン軸５の中心を通る軸線（鉛直軸線）まわりに回転される。
ＳＰＭ供給機構３は、ノズル９と、ノズル９に接続された供給管１０と、供給管１０の途中部に介装されたバルブ１１とを備えている。供給管１０には、Ｈ_２ＳＯ_４とＨ_２Ｏ_２との混合により生成される高温（たとえば、８０℃以上）のＳＰＭが供給される。バルブ１１が開かれると、供給管１０からノズル９にＳＰＭが供給され、ＳＰＭがノズル９から下方に向けて吐出される。

ノズル９は、スピンベース６の上方でほぼ水平に延びるアーム１２の先端部に取り付けられている。アーム１２には、アーム１２を揺動させるためのアーム揺動機構１３が結合されている。アーム１２の揺動により、ノズル９は、ウエハＷの回転軸線と交差する円弧状の軌跡を描いて往復移動する。
基板処理装置１に搬入されるウエハＷは、その表面を上方に向けて、ウエハ保持機構２に保持される。このとき、ノズル９は、ウエハ保持機構２の側方のホームポジションに配置されている。

ウエハＷがウエハ保持機構２に保持されると、ウエハ保持機構２によるウエハＷの回転が開始され、ウエハＷが所定の回転速度で回転される。また、アーム１２が旋回されて、ノズル９がホームポジションからウエハＷの上方に移動される。
その後、ノズル９からＳＰＭが吐出される。ノズル９から吐出されるＳＰＭは、回転中のウエハＷの表面に供給される。ウエハＷの表面に供給されたＳＰＭは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面上を周縁に向けて流れる。また、ＳＰＭの供給中、アーム１２が所定角度範囲内で揺動されて、ノズル９がウエハＷの回転中心上と周縁部上との間で往復移動される。これにより、ウエハＷの表面の全域にＳＰＭがむらなく速やかに供給され、ＳＰＭに含まれるＨ_２ＳＯ_５（カロ酸、ペルオキソ一硫酸）の強酸化力によって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜が剥離される。ウエハＷの表面から剥離したレジスト膜は、ＳＰＭにより押し流され、ウエハＷの表面上から除去される。

ウエハＷに対するＳＰＭの供給が所定時間にわたって続けられると、そのＳＰＭの供給が停止される。そして、図示しないリンスノズルからウエハＷの表面に、リンス液（たとえば、純水）が供給される。ＳＰＭの供給時から引き続いて、このリンス液の供給時にも、ウエハＷが回転されている。そのため、ウエハＷの表面に供給されたリンス液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面上を周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷの表面に付着しているＳＰＭがリンス液により洗い流される。

ウエハＷに対するリンス液の供給が所定時間にわたって続けられると、そのリンス液の供給が停止される。そして、ウエハＷの回転速度が所定の高回転速度に上げられ、ウエハＷの高速回転が所定時間にわたって続けられる。これにより、ウエハＷに付着している純水が遠心力で振り切られて、ウエハＷが乾燥し、１枚のウエハＷに対するレジスト剥離処理が終了する。

図２は、スピンベースの周縁部および保持部材の断面図である。
スピンベース６は、平円板状の上カバー２１と、平面視で上カバー２１と同じ外形を有する下カバー２２とを備えている。上カバー２１および下カバー２２は、フッ素樹脂からなる。
上カバー２１は、平面視円形の板状部６０と、板状部６０の周縁から下方に向けて突出する周側部６１とを一体的に備えている。

下カバー２２は、上カバー２１の板状部６０に対向する対向部２３と、対向部２３の周縁から上方に向けて延びる周側部２４とを備えている。そして、周側部２４の上端が上カバー２１の周側部６１の下端に結合されることにより、スピンベース６は、上カバー２１と下カバー２２との間に収容空間２５を有している。
上カバー２１の周側部６１と下カバー２２の周側部２４との間には、その全周にわたって、Ｕパッキン２６が介在されている。このＵパッキン２６により、上カバー２１と周側部２４との間がシールされ、それらの間から収容空間２５内へのＳＰＭなどの浸入が防止されるとともに、それらの間から収容空間２５外へのパーティクル（収容空間２５で発生した摩耗粉など）の流出が防止されている。

収容空間２５内には、アルミニウム製のベース３３が収容されている。ベース３３は、スピン軸５（図１参照）に固定され、スピン軸５から下カバー２２の周側部２４の近傍まで延びている。上カバー２１および下カバー２２は、スピン軸５の近傍において、それぞれベース３３に固定されている。
上カバー２１の周縁部には、保持部材７と同数の円形の貫通孔２７がその周縁に沿ってほぼ等角度間隔で形成されている。各貫通孔２７には、保持部材７が挿通されている。

保持部材７は、収容空間２５内で鉛直方向に延びるシャフト２８と、シャフト２８の上端部に結合され、貫通孔２７を介して収容空間２５の内外に跨って配置される連結軸２９と、連結軸２９の上端部にボルト３０で固定されるヘッド３１とを備えている。
ベース３３における貫通孔２７と対向する部分には、２つのベアリング３６，３２が上下に間隔を空けて保持されている。２つのベアリング３２，３６は、それらの中心軸線をシャフト２８の中心軸線と一致させた状態に配置されている。

ベアリング３６の内輪には、シャフト２８の途中部が挿通されている。一方、ベアリング３２の内輪には、鉛直軸線まわりに回転対称な形状のシャフト連結部材３４が嵌合されている。シャフト連結部材３４は、シャフト２８の下端部にボルト３５で固定されている。これにより、シャフト２８およびシャフト連結部材３４は、ベアリング３２，３６を介して、ベース３３に鉛直軸線（中心軸線）まわりに回転可能に保持されている。

シャフト２８の上端部には、シャフト２８の回転軸線まわりに回転対称な形状の凹部３８が形成されている。
連結軸２９は、凹部３８に対応した形状の嵌入部３９と、嵌入部３９から上方に延び、シャフト２８の回転軸線を中心軸線とする円筒状のヘッド固定部４０と、嵌入部３９およびヘッド固定部４０の境界部から側方に張り出す鍔部４１とを一体的に備えている。そして、連結軸２９は、嵌入部３９が凹部３８に嵌め込まれることにより、シャフト２８に対して相対回転不能に連結されている。

ヘッド３１は、基部４２と、基部４２上に形成され、ウエハＷを下方から支持するための支持部４３と、基部４２上に形成され、ウエハＷを側方から挟持するための挟持部４４とを備えている。
基部４２には、シャフト２８の回転軸線を中心軸線とし、連結軸２９のヘッド固定部４０の外径とほぼ同じ径を有する孔４５が形成されている。基部４２は、孔４５に連結軸２９のヘッド固定部４０が挿入され、その下端が連結軸２９の鍔部４１に上方から当接した状態で、連結軸２９に取り付けられている。そして、基部４２の上方からヘッド固定部４０内にボルト３０がねじ込まれることにより、基部４２が連結軸２９に相対回転不能に固定されている。

支持部４３は、シャフト２８の中心軸線上に、上方に向けて突出する突起４６を有している。この突起４６がウエハＷの下面（裏面）の周縁部に当接し、突起４６上にウエハＷが支持される。
挟持部４４は、突起４６よりも上方まで延びる柱状をなしている。挟持部４４の側面には、支持部４３（突起４６）に支持されたウエハＷの端面と対向する位置に、断面Ｖ字状の溝４７が形成されている。

シャフト２８の下端部には、レバー４８が固定されている。レバー４８は、スピンベース６の回転軸線に向けて延びている。レバー４８の先端部には、鉛直方向に延びる操作軸４９が回転可能に挿通されている。そして、操作軸４９には、連動機構８が連結されている。連動機構８により、操作軸４９がシャフト２８の回転軸線を中心に所定角度範囲内で往復移動されると、レバー４８とともに、その所定角度範囲内でシャフト２８が往復回転する。さらに、シャフト２８とともに、連結軸２９およびヘッド３１が所定角度範囲内で往復回転する。ヘッド３１の一方向への回転により、支持部４３に支持されたウエハＷの周縁部が溝４７に受け入れられ、ヘッド３１の他方向への回転により、そのエハＷが溝４７から離脱する。そして、ほぼ１２０度間隔で配置された３個のヘッド３１の溝４７にウエハＷの周縁部が受け入れられると、その３個のヘッド３１によるウエハＷの挟持が達成される。

なお、ウエハＷの周縁部が溝４７に受け入れられるときに、ウエハＷの下面の周縁が溝４７の下側の面上を上るように相対的に移動する。そのため、ヘッド３１によりウエハＷが挟持された状態では、ウエハＷは、支持部４３に対して微小な間隔を空けて浮いた状態となる。
また、シャフト２８の下端部には、スピンベース６の回転時に生じる遠心力によるシャフト２８の回転を防止するための錘５０がボルト５１で固定されている。

そして、各貫通孔２７には、上カバー２１と保持部材７との間をシールするためのシール部材５２が配置されている。シール部材５２は、貫通孔２７の周囲において上カバー２１の下面と接触し、貫通孔２７の周面（側面）に沿って上方に延び、貫通孔２７の中心軸線側に屈曲して延び、その上面が上カバー２１の上面とほぼ面一をなすクランク形状の断面を有し、全体として、貫通孔２７の内周に沿った円環状をなしている。また、シール部材５２の内側端部には、その上面から上方に向けて突出する円環状の突出部５３が一体的に形成されている。

一方、保持部材７は、シール押さえ部材５４を備えている。シール押さえ部材５４は、シャフト２８と連結軸２９の鍔部４１との間にＯリング５５とともに介在される介在部５６と、介在部５６から上方に延びる円筒部５７と、円筒部５７の上端からヘッド３１の基部４２の下面に沿って延びる円環状のシール当接部５８とを一体的に備えている。
円筒部５７は、シール部材５２の内径（最内周面の径）よりも小さな外径を有している。

シール当接部５８の下面は、シール部材５２の突出部５３が下方から当接するシール当接面５９であり、上カバー２１の上面と平行をなし、その平行方向（水平方向）において、突出部５３の幅よりも大きい幅を有している。
図３は、シール押さえ部材（保持部材）とシール部材との相対位置関係を示す図解的な平面図である。

図３に示すように、保持部材７は、シール押さえ部材５４の中心軸線（保持部材７の回転軸線）Ｃ１がシール部材５２の中心軸線（貫通孔２７の中心軸線）Ｃ２に対して上カバー２１の周縁側にずれるように配置されている。これにより、シール部材５２の突出部５３は、シール当接面５９における上カバー２１の中心側に片寄った位置に当接している。また、シール押さえ部材５４の円筒部５７の外周面とシール部材５２の最内周面との間にギャップＧが形成され、そのギャップＧは、上カバー２１の中心側で相対的に大きく、その反対側の周縁側で相対的に小さくなっている。

なお、図３では、シール押さえ部材５４の円筒部５７の外周面が二点鎖線で示されている。
以上のように、スピンベース６の上カバー２１の板状部６０には、複数の貫通孔２７が形成されている。各貫通孔２７には、保持部材７が挿通されている。保持部材７と上カバー２１との間は、シール部材５２によりシールされている。これにより、上カバー２１と保持部材７との間から収容空間２５内へのＳＰＭなどの浸入を防止できるとともに、それらの間から収容空間２５外へのパーティクル（収容空間２５で発生した摩耗粉など）の流出を防止できる。

シール部材５２は、上方に向けて突出する環状の突出部５３を有している。一方、保持部材７（シール押さえ部材５４）には、環状のシール当接面５９が形成されており、シール部材５２は、シール当接面５９に対して下方から突出部５３が当接するように設けられている。
そして、保持部材７の回転軸線Ｃ１と直交する方向（板状部６０に沿う方向）において、保持部材７（シール押さえ部材５４）とシール部材５２との間に、ギャップＧが形成されている。これにより、ウエハＷに対する高温のＳＰＭの供給時に、上カバー２１が高温のＳＰＭからの受熱により大きな熱膨張を生じ、その一方で保持部材７を保持するアルミニウム製のベース３３の熱膨張が小さくても、上カバー２１によりシール部材５２を介して保持部材７が押圧されることを防止できる。したがって、上カバー２１による押圧が原因で保持部材７が鉛直軸線に対して傾くことを防止でき、保持部材７によるウエハＷの良好な保持状態（挟持状態）を維持することができる。

また、環状の突出部５３は、環状のシール当接面５９に下方から当接する。そして、シール当接面５９は、突出部５３の肉厚よりも水平方向に大きい幅を有している。そのため、上カバー２１が熱膨張を生じたときに、シール当接面５９に対する突出部５３の当接を維持することができる。その結果、シール部材５２による上カバー２１と保持部材７との間の良好なシール状態を維持することができる。

さらに、シール押さえ部材５４（シール当接面５９）の中心軸線は、突出部５３の中心軸線に対して上カバー２１の板状部の周縁側にずれている。これにより、シール当接面５９において、突出部５３の当接位置に対して上カバー２１の周縁側に、突出部５３が当接可能なマージンスペースが設けられている。上カバー２１は、温度上昇に伴って板状部６０の周縁が広がるように熱膨張するので、そのようなマージンスペースが設けられていることにより、上カバー２１が熱膨張を生じたときに、シール当接面５９に対する突出部５３の当接を確実に維持することができる。

そして、基板処理装置１では、上述のような構成のウエハ保持機構２を採用しているので、ウエハ保持機構２に保持されたウエハＷに高温のＳＰＭが供給されたときに、スピンベース６の上カバー２１の熱膨張量が保持部材７を保持するベース３３の熱膨張量よりも大きくても、ウエハ保持機構２によるウエハＷの良好な保持状態を維持することができる。

なお、基板処理装置１が高温のＳＰＭをウエハＷに供給するためのＳＰＭ供給機構３を備え、ウエハＷに対する高温の処理流体を用いた処理がレジスト剥離処理である場合を例にとったが、高温の処理流体を用いた処理としては、レジスト剥離処理以外に、たとえば、フッ化水素水溶液あるいは弗酸蒸気を用いて基板から金属汚染物を除去するための洗浄処理などを挙げることができる。

図４は、本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の図解的な断面図である。図４において、図１に示す各部に相当する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付している。また、以下では、図１に示す基板処理装置１との相違点のみを取り上げて説明し、同一の参照符号を付した各部についての説明を省略する。
基板処理装置７１は、ウエハＷ表面の異物を除去する洗浄に用いられる。基板処理装置７１は、図１に示すＳＰＭ供給機構３に代えて、ウエハ保持機構２に保持されたウエハＷの表面に室温よりも低温（たとえば、０〜−５０℃）の氷粒と液体とを含むシャーベット状流体を供給するためのシャーベット状流体供給機構７２を備えている。なお、シャーベット状流体としては、純水、有機溶剤（ＩＰＡ等）、あるいは酸系薬液（弗酸等）のうちの少なくともいずれか一つを含む流体であってもよい。

シャーベット状流体供給機構７２は、アーム１２の先端部に取り付けられたノズル７３と、ノズル７３に接続された供給管７４と、供給管７４の途中部に介装されたバルブ７５とを備えている。供給管７４には、シャーベット状流体生成ユニット（図示せず）により生成された低温のシャーベット状流体が供給される。バルブ７５が開かれると、供給管７４からノズル７３にシャーベット状流体が供給され、シャーベット状流体がノズル７３から下方に向けて吐出される。

基板処理装置１に搬入されるウエハＷは、その表面を上方に向けて、ウエハ保持機構２に保持される。このとき、ノズル７３は、ウエハ保持機構２の側方のホームポジションに配置されている。
ウエハＷがウエハ保持機構２に保持されると、ウエハ保持機構２によるウエハＷの回転が開始され、ウエハＷが所定の回転速度で回転される。また、アーム１２が旋回されて、ノズル７３がホームポジションからウエハＷの上方に移動される。

その後、ノズル７３からシャーベット状流体が吐出される。ノズル７３から吐出されるシャーベット状流体は、回転中のウエハＷの表面に供給される。ウエハＷの表面に供給されたシャーベット状流体は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面上を周縁に向けて流れつつ、シャーベット状流体に含まれる氷粒がウエハＷ表面に付着した異物を除去する。また、シャーベット状流体の供給中、アーム１２が所定角度範囲内で揺動されて、ノズル７３がウエハＷの回転中心上と周縁部上との間で往復移動される。これにより、ウエハＷの表面の全域にシャーベット状流体がむらなく速やかに供給される。

ウエハＷに対するシャーベット状流体の供給が所定時間にわたって続けられると、そのシャーベット状流体の供給が停止される。そして、図示しないリンスノズルからウエハＷの表面に、リンス液（たとえば、常温の純水）が供給される。シャーベット状流体の供給時から引き続いて、このリンス液の供給時にも、ウエハＷが回転されている。そのため、ウエハＷの表面に供給された常温のリンス液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面上を周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷ表面に残留する氷粒が溶かされつつ、ウエハＷの表面のシャーベット状流体がリンス液により洗い流される。

ウエハＷに対するリンス液の供給が所定時間にわたって続けられると、そのリンス液の供給が停止される。そして、ウエハＷの回転速度が所定の高回転速度に上げられ、ウエハＷの高速回転が所定時間にわたって続けられる。これにより、ウエハＷに付着している純水が遠心力で振り切られて、ウエハＷが乾燥し、１枚のウエハＷに対する処理が終了する。

図５は、図４に示す基板処理装置におけるシール押さえ部材（保持部材）とシール部材との相対位置関係を示す図解的な平面図である。
図５に示すように、保持部材７は、シール押さえ部材５４の中心軸線（保持部材７の回転軸線）Ｃ１がシール部材５２の中心軸線（貫通孔２７の中心軸線）Ｃ２に対して上カバー２１の中心側にずれるように配置されている。これにより、シール部材５２の突出部５３は、シール当接面５９における上カバー２１の周縁側に片寄った位置に当接している。また、シール押さえ部材５４の円筒部５７の外周面とシール部材５２の最内周面との間にギャップＧが形成され、そのギャップＧは、上カバー２１の周縁側で相対的に大きく、その反対側の中心側で相対的に小さくなっている。

なお、図５では、シール押さえ部材５４の円筒部５７の外周面が二点鎖線で示されている。
このように、シール押さえ部材５４（シール当接面５９）の中心軸線は、突出部５３の中心軸線に対して上カバー２１の板状部の周縁側にずれている。これにより、シール当接面５９において、突出部５３の当接位置に対して上カバー２１の中心側に、突出部５３が当接可能なマージンスペースが設けられている。上カバー２１は、ウエハＷへのシャーベット状流体の供給時に、シャーベット状流体への吸熱により冷却され、板状部６０の周縁が中心に向けて狭まるように熱収縮するので、そのようなマージンスペースが設けられていることにより、上カバー２１が熱収縮を生じたときに、シール当接面５９に対する突出部５３の当接を確実に維持することができる。

以上、本発明の２つの実施形態を説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、シール部材５２が上カバー２１に対して固定され、シール当接面５９が保持部材７に形成されているが、シール部材５２が保持部材７に固定され、シール当接面５９が上カバー２１に形成されていてもよい。
また、処理の対象となる基板には、ウエハＷの他に、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の図解的な断面図である。図２は、図１に示すスピンベースの周縁部および保持部材の断面図である。図３は、図１に示す基板処理装置におけるシール押さえ部材（保持部材）とシール部材との相対位置関係を説明するための図解的な平面図である。図４は、本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の図解的な断面図である。図５は、図４に示す基板処理装置におけるシール押さえ部材（保持部材）とシール部材との相対位置関係を説明するための図解的な平面図である。図６は、従来のスピンベースの周縁部の断面図である。

符号の説明

１基板処理装置
２ウエハ保持機構
３ＳＰＭ供給機構
７保持部材
２１上カバー
２２下カバー
２３対向部
２７貫通孔
５２シール部材
５３突出部
５９シール当接面
７１基板処理装置
７２シャーベット状流体供給機構
Ｇギャップ
Ｗウエハ

Claims

基板を保持するための保持部材と、
板状部を有し、前記板状部に貫通孔が形成され、前記貫通孔に前記保持部材が挿通される被挿通部材と、
前記保持部材を取り囲む環状の突出部を有し、前記保持部材と前記被挿通部材との間をシールするためのシール部材とを含み、
前記シール部材は、前記保持部材および前記被挿通部材の一方に固定され、その他方に形成されたシール当接面に対して前記板状部と直交する方向から前記突出部が当接するように設けられ、
前記板状部に沿う方向において、前記シール当接面が形成された前記保持部材または前記被挿通部材と前記シール部材との間にギャップが形成されており、
前記シール当接面は、前記突出部の肉厚よりも前記板状部に沿う方向に大きな幅を有する環状に形成されている、基板保持装置。
前記突出部は、円環状に形成され、
前記シール当接面は、円環状に形成され、
前記シール当接面の中心軸線と前記突出部の中心軸線とが互いにずれている、請求項１に記載の基板保持装置。
請求項２に記載の基板保持装置と、
前記基板保持装置に保持された基板に室温よりも高温の処理流体を供給するための高温処理流体供給機構とを含み、
前記シール部材は、前記被挿通部材に固定され、
前記貫通孔は、前記板状部の周縁部に形成され、
前記シール当接面の中心軸線は、前記突出部の中心軸線に対して前記板状部の周縁側にずれている、基板処理装置。
請求項２に記載の基板保持装置と、
前記基板保持装置に保持された基板に室温よりも低温の処理流体を供給するための低温処理流体供給機構とを含み、
前記シール部材は、前記被挿通部材に固定され、
前記貫通孔は、前記板状部の周縁部に形成され、
前記シール当接面の中心軸線は、前記突出部の中心軸線に対して前記板状部の中心側にずれている、基板処理装置。