JP6512974B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板処理装置に関する。

従来、半導体ウェハやガラス基板といった基板に対し、所定の処理液を供給して洗浄処理等の基板処理を行う基板処理装置が知られている。

基板処理装置には、たとえば、回転可能に設けられて基板を下方より支持する支持部と、支持部に支持された基板の下面に処理液を供給する処理液供給部とを備え、基板を回転させながら基板の下面を処理液により処理するものがある（たとえば、特許文献１参照）。

かかる基板処理装置の支持部は、基板の周縁下面に接触して支持する支持ピンと基板の周縁外方に基板の周縁部を全周に亘り囲繞する囲い部材を備える。囲い部材は、液受けであり、基板処理に使用された処理液を排液のために導く役割を担う。

特開２０１１−２４３６２７号公報

しかしながら、上述した従来技術の基板処理装置では、支持ピンと囲い部材とは互いに清掃や交換等をすべき条件が異なるにもかかわらず一体形成されているため、装置のメンテナンス性について更なる改善の余地がある。

実施形態の一態様は、装置のメンテナンス性を向上させた基板処理装置を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る基板処理装置は、ベースプレートと、処理液供給部と、カバー体と、排出口と、複数の支持部材とを備える。ベースプレートは、基板を支持して回転させる。処理液供給部は、ベースプレートに支持された基板へ処理液を供給する。カバー体は、ベースプレートに連結され、基板の外周外方に配置される。排出口は、ベースプレートとカバー体との間に形成され、基板の下方で生じた気流を排出する。複数の支持部材は、ベースプレートの上面に設けられ、基板の下面を支持する。また、カバー体は、基板の外周外方に延伸するベースプレートの水平面に平行な対向面を有し、上記水平面および上記対向面によって、基板の外周面全周が露出し、当該カバー体の外周部まで広がる空間が形成されるように設けられる。

実施形態の一態様によれば、装置のメンテナンス性を向上させることができる。

図１は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図２は、処理ユニットの構成を示す概略断面図である。 図３Ａは、実施形態に係る回転部の斜視図である。 図３Ｂは、実施形態に係る回転部の矢視Ｂ略断面図である。 図３Ｃは、実施形態に係る回転部の平面図である。 図３Ｄは、図３Ｃに示すＣ−Ｃ’線略断面図である。 図３Ｅは、実施形態に係る回転部の導電経路の説明図である。 図３Ｆは、支持ピンと係合部との配置関係を示す平面模式図である。 図３Ｇは、支持ピンと係合部との配置関係を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、説明の便宜上、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、かかる一部以外のその他については符号の付与を省略する場合がある。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ（以下ウェハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

次に、処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の構成を示す概略断面図である。

図２に示すように、処理ユニット１６は、回収カップ５０と、回転プレート６０と、回転リング７０と、回転駆動部８０と、基板昇降機構９０と、処理液供給部１００と、トッププレート１１０と、昇降機構１２０と、不活性ガス供給部１３０とを備える。

なお、回収カップ５０、回転プレート６０および回転リング７０は、図示略のチャンバに収容される。チャンバの天井部には、図示略のＦＦＵ（Fan Filter Unit）が設けられる。ＦＦＵは、チャンバ内にダウンフローを形成する。

回転プレート６０は、ベースプレート６１および回転軸６２を有する。ベースプレート６１は、水平に設けられ、中央に円形の凹部６１ａを有する。ベースプレート６１の上面には、複数個の支持ピン６１ｂが上方へ向けて突出させて設けられ、ウェハＷをベースプレート６１から浮かせた状態で下方から支持する。支持ピン６１ｂの詳細については、図３Ａ以降を用いて後述する。

回転軸６２は、ベースプレート６１から下方に向かって延在するように設けられており、中心に貫通孔６２ａが設けられた円筒状の形状を有する。また、回転軸６２は、ベアリング６３によって回転可能に軸支されている。

回転リング７０は、ベースプレート６１に支持されたウェハＷの外周外方に配置され、ウェハＷの周縁部を全周にわたり取り囲むように設けられている。また、回転リング７０は、ベースプレート６１に連結されており、回転プレート６０と一体になって回転可能に設けられている。

なお、回転リング７０は、液受け部として機能し、後述する処理液供給部１００によってウェハＷの裏面側へ供給され、ウェハＷの処理に使用された処理液を、排液のために排液カップ５１へと導く。

また、回転リング７０は、ウェハＷの裏面側へ供給され、回転するウェハＷから外周側へ飛散する処理液が、跳ね返されて再びウェハＷに戻ったり、ウェハＷの上面側に回り込んだりするのを防止する役割も果たす。回転プレート６０および回転リング７０のより具体的な構成については、図３Ａ以降を用いて後述する。

回転駆動部８０は、プーリ８１と、駆動ベルト８２と、モータ８３とを備える。プーリ８１は、回転軸６２の下方側における周縁外方に配置されている。駆動ベルト８２は、プーリ８１に巻きかけられている。

モータ８３は、出力軸が駆動ベルト８２に連結されており、駆動ベルト８２に回転駆動力を伝達することによって、プーリ８１を介して回転軸６２を回転させる。かかる回転軸６２の回転によって、回転プレート６０および回転リング７０が一体となって回転する。なお、以下では、このように一体となって回転する回転プレート６０および回転リング７０をまとめて「回転部」と呼ぶ場合がある。

基板昇降機構９０は、ベースプレート６１の凹部６１ａおよび回転軸６２の貫通孔６２ａ内に昇降可能に設けられており、リフトピンプレート９１およびリフト軸９２を有する。リフトピンプレート９１は、その周縁に複数、たとえば５本のリフトピン９１ａを有している。

リフト軸９２は、リフトピンプレート９１から下方に延在している。リフトピンプレート９１およびリフト軸９２の中心には、処理液供給管１００ａが設けられている。また、リフト軸９２にはシリンダ機構９２ａが接続されており、リフト軸９２を昇降させる。これにより、ウェハＷを昇降させて、ウェハＷの回転プレート６０へのローディングおよびアンローディングが行われる。

処理液供給部１００は、処理液供給管１００ａを有する。前述したように、処理液供給管１００ａは、リフトピンプレート９１およびリフト軸９２の内部空間に沿って延在するように設けられている。

そして、処理液供給管１００ａが、処理液配管群１００ｂの各配管から供給された処理液をウェハＷの裏面側まで導くことにより、処理液供給部１００は、ウェハＷの裏面側へ処理液を供給する。なお、処理液供給管１００ａは、リフトピンプレート９１の上面に形成された処理液供給口９１ｂと連通している。

回収カップ５０は、排液カップ５１と、排液管５２、排気カップ５３及び排気管５４を備える。また、回収カップ５０は、上面に開口５５が設けられている。回収カップ５０は、主に回転プレート６０および回転リング７０に取り囲まれた空間から排出される気体および液体を回収する役割を果たす。

排液カップ５１は、回転リング７０によって導かれた処理液を受ける。排液管５２は、排液カップ５１の底部に接続されており、排液カップ５１によって受けられた処理液を、図示略の排液配管群のいずれかの配管を介して排出する。

排気カップ５３は、排液カップ５１の外方または下方において、排液カップ５１と連通するように設けられている。図２では、排気カップ５３が排液カップ５１の周縁内方および下方において、排液カップ５１と連通するように設けられている例を示している。

排気管５４は、排気カップ５３の底部に接続されており、排気カップ５３内の窒素ガス等の気体を、図示略の排気配管群のいずれかの配管を介して排気する。

トッププレート１１０は、昇降可能であって、下降した状態で回収カップ５０の上面に設けられた開口５５を塞ぐように設けられている。また、トッププレート１１０は、回収カップ５０の上面に設けられた開口５５を塞ぐときに、支持ピン６１ｂに支持されているウェハＷを上方から覆うように設けられている。

なお、支持ピン６１ｂに支持されているウェハＷの周縁部と対向するトッププレート１１０の周縁部は、ウェハＷへ向けて下方に突出させて設けられており、ウェハＷの周縁部との間に隙間Ｄ１を形成する。隙間Ｄ１は、支持ピン６１ｂに支持されているウェハＷの中心部とトッププレート１１０との間の距離よりも小さい。

昇降機構１２０は、アーム１２１と、昇降駆動部１２２とを備える。昇降駆動部１２２は、回収カップ５０の外方に設けられており、上下に移動できるようになっている。アーム１２１は、トッププレート１１０と昇降駆動部１２２とを接続するように設けられている。すなわち、昇降機構１２０は、昇降駆動部１２２により、アーム１２１を介してトッププレート１１０を昇降させる。

不活性ガス供給部１３０は、不活性ガス供給管１３１および不活性ガス供給源１３２を備える。不活性ガス供給部１３０は、ウェハＷの上面側に窒素ガスやアルゴンガスといった不活性ガスを供給する。

不活性ガス供給管１３１は、トッププレート１１０およびアーム１２１の内部に延在するように設けられ、一端が不活性ガスを供給する不活性ガス供給源１３２に連結される。また、他端が、トッププレート１１０の中心部に形成された不活性ガス供給口１１０ａと連通している。

なお、図２に示すように、アーム１２１はトッププレート１１０の上面の略中心で接続させることが好ましい。これにより、不活性ガス供給口１１０ａがトッププレート１１０の下面の中心部に形成されることになるため、不活性ガスをトッププレート１１０の中心から下方に供給することができ、ウェハＷへ供給される不活性ガスの流量を周方向に沿って均一にすることができる。

本実施形態では、特許文献１とは異なり、回転リング７０から支持ピン６１ｂを独立して形成することとした。これにより、回転リング７０は、ウェハＷで生じる電気の導電経路としての役割を持たせる必要が無くなり、その材質の選択の幅が広がる。

以下、本実施形態に係る回転部について、図３Ａ〜図３Ｇを用いて説明する。まず図３Ａは、実施形態に係る回転部の斜視図である。また、図３Ｂは、実施形態に係る回転部の矢視Ｂ略断面図である。なお、図３Ｂは、図３Ａに示す矩形Ｒ２で切断した略断面図となっている。

図３Ａに示すように、実施形態に係る回転部は、ベースプレート６１と、回転リング７０とを有する。ベースプレート６１の上面には、ベースプレート６１の周方向に沿って略等間隔で支持ピン６１ｂが設けられる。

支持ピン６１ｂは、既に述べたように、先端部を上方へ向けてベースプレート６１から突出させて設けられ、ウェハＷをベースプレート６１から浮かせた状態で下方から支持する。

また、図３Ｂに示すように、回転リング７０は、矢視Ｂ断面視で、特許文献１と異なり、空間ＰＳを空けるように内壁が形成されており、さらにベースプレート６１との係合部７０ａが設けられている。

係合部７０ａは、ベースプレート６１に形成された係合孔と係合可能な形状に形成されており、かかる係合部７０ａをたとえば係合孔へ嵌め合わせることによって、回転リング７０はベースプレート６１と一体化される。なお、係合の方式は嵌め合いに限らず、たとえばベースプレート６１の裏側から締結部材によって締結してもよい。

つづいて、図３Ｃは、実施形態に係る回転部の平面図である。また、図３Ｄは、図３Ｃに示すＣ−Ｃ’線略断面図である。

図３Ｃに示すように、支持ピン６１ｂはたとえば樹脂により形成されており、第１支持ピン６１ｂａと、第２支持ピン６１ｂｂとの２種類が設けられる。ここで、第１支持ピン６１ｂａと第２支持ピン６１ｂｂとを比較した場合、第１支持ピン６１ｂａの方が第２支持ピン６１ｂｂよりも導電性が高い素材により形成されている。

また、第２支持ピン６１ｂｂの方が第１支持ピン６１ｂａよりも薬品に対する耐久性が高い素材により形成されている。なお、第２支持ピン６１ｂｂは耐久性を重視する等の理由で導電性を有さない素材により形成されていてもよい。

図３Ｃ中に破線の閉曲線で囲んで示すように、第１支持ピン６１ｂａはたとえば３個設けられ、これら第１支持ピン６１ｂａはベースプレート６１の周縁に周方向に沿って略等間隔で、すなわち略１２０度の間隔で配置される。

また、第２支持ピン６１ｂｂは、第１支持ピン６１ｂａと第１支持ピン６１ｂａとの間に、ベースプレート６１の周縁に周方向に沿って略等間隔でたとえば３個ずつ設けられる。したがって、支持ピン６１ｂとしては、計１２個が略３０度の間隔で配置される。

図３Ｄに示すように、支持ピン６１ｂ（ここでは第１支持ピン６１ｂａ）は、たとえば上方向に向けて真っ直ぐに延在するように形成されている。

なお、このとき、先端部の幅ａに対して、本体部の幅ｂが相当量確保されていることが好ましい。かかる幅ｂを確保することにより、支持ピン６１ｂを取り付けるに際し、先端部をたとえば工具等で保持して支持ピン６１ｂを締め込むのに、必要となるトルクを付与しやすくすることができる。

図３Ｄの説明に戻る。また、支持ピン６１ｂは、底部に締結部６１ｅを有しており、ベースプレート６１に形成された締結孔６１ｃへベースプレート６１の上面側から挿し込まれることによって、ベースプレート６１に締結される。

また、支持ピン６１ｂは、上述のようにベースプレート６１の上面側から挿し込むだけで取り付けることができるので、支持ピン６１ｂの個別の交換等も、たとえば回転リング７０といった他の部材を外すことなく容易に行うことができる。

すなわち、処理液の影響によって、第１支持ピン６１ｂａの使用期限が第２支持ピン６１ｂｂよりも先に来たとしても、第１支持ピン６１ｂａのみの交換を容易に行うことができる。

また、図３Ｄに示すように、ベースプレート６１と回転リング７０との間には、排出口ＥＸが形成される。排出口ＥＸは、前述のウェハＷの下方で生じた気流やウェハＷを処理した処理液を排出するための流路である。

つづいて、図３Ｅは、本実施形態に係る回転部の導電経路の説明図である。図３Ｅ中の矢印で示すように、本実施形態では、ウェハＷが回転部へ載置された場合、ウェハＷに生じる電気は、導電性素材である第１支持ピン６１ｂａからベースプレート６１の内部へ導電される。

ベースプレート６１の内部には、導電性部材６１ｆが設けられており、かかる導電性部材６１ｆは、第１支持ピン６１ｂａと接触している。これにより、第１支持ピン６１ｂａからの電気は導電性部材６１ｆへ導電される。

導電性部材６１ｆは、回転軸６２付近まで延びており、導電性部材６１ｆへ導かれた電気は回転軸６２へ導電される。

すなわち、本実施形態では、第１支持ピン６１ｂａから導電性部材６１ｆを介する導電経路が形成され、ウェハＷが除電されることとなる。言い換えれば、本実施形態では、ウェハＷが回転部へ載置された場合、ウェハＷは、第１支持ピン６１ｂａと導電性部材６１ｆとを介して電気的に導通している。

つづいて、図３Ｆは、支持ピン６１ｂと係合部７０ａとの配置関係を示す平面模式図である。なお、図３Ｆでは、支持ピン６１ｂの配置位置を「×」印で示し、符号Ｐを付している。また、図３Ｇは、支持ピン６１ｂと係合部７０ａとの配置関係を示す斜視図である。

図３Ｆに示すように、ベースプレート６１と回転リング７０とを連結して一体化させる前述の係合部７０ａは、回転リング７０の周方向に沿って略等間隔で、たとえば６個設けられる。また、係合部７０ａはそれぞれ、支持ピン６１ｂの配置位置Ｐ相互の間に位置づくように配置される。

具体的には、図３Ｇに示すように、係合部７０ａは、たとえば導電性の高い第１支持ピン６１ｂａと導電性の低い（ない）第２支持ピン６１ｂｂとの間の略中央に位置づくように配置される。

このように支持ピン６１ｂの間に係合部７０ａを配置することにより、支持ピン６１ｂと係合部７０ａとの配置関係を、平面視で対称性あるものとすることができる。したがって、ベースプレート６１の表面に沿って処理液および前述の気流を略均一に拡げて流すようにすることができる。

また、係合部７０ａは、ベースプレート６１と回転リング７０とを一体化させるので、処理液および気流を乱れさせることがない。

すなわち、ウェハＷの裏面側を略均一に乱れを生じさせることなく処理して、ウェハＷの処理結果の品質を高めるのに資することができる。

以上説明してきたように、本実施形態では、ベースプレート６１の上面に回転リング７０からは独立した複数個の支持ピン６１ｂを設けることとした。これにより、回転リング７０を含む他の部材を外すことなく容易に交換等することができ、回転リング７０と一体形成した場合と比較してメンテナンスを容易に行うことができる。

なお、支持ピン６１ｂを交換しても回転リング７０は交換する必要はないので、メンテナンスのコストを抑えることもできる。また、回転リング７０自体も支持ピン６１ｂとは別にメンテナンスを行うこともできる。このように、本実施形態によれば、基板処理システム１のメンテナンス性を向上させることができる。

そして、支持ピン６１ｂの一部に導電性を持たせ、この一部の支持ピン６１ｂを利用して導電経路を形成することとした。これにより、ウェハＷの帯電を防止することができる。また、回転リング７０に導電経路の役割を持たせる必要がなくなるので、回転リング７０の素材の選択の幅を増すことができる。

なお、上述した実施形態では、支持ピン６１ｂが１２個、係合部７０ａが６個、それぞれ設けられる場合の例を挙げたが、無論、これらの個数を限定するものではない。

また、上述した実施形態では、１２個の支持ピン６１ｂのうち、３個が第１支持ピン６１ｂａであるとしたが、第１支持ピン６１ｂａの個数や比率等を限定するものではない。第１支持ピン６１ｂａの個数は、ウェハＷが適正に除電されるか否かに応じて適宜調整可能である。

なお、交換回数が相対的に多いと考えられる第１支持ピン６１ｂａの個数を、第２支持ピン６１ｂｂの個数よりも少なくすることで、回転部全体における支持ピン６１ｂの交換回数を減らすことができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 基板処理システム
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
４ 制御装置
１６ 処理ユニット
６１ ベースプレート
６１ｂ 支持ピン
６１ｆ 導電性部材
７０ 回転リング
１００ 処理液供給部
ＥＸ 排出口
Ｗ ウェハ

Claims (5)

1. 基板を支持して回転させるベースプレートと、
   前記ベースプレートに支持された前記基板へ処理液を供給する処理液供給部と、
   前記ベースプレートに連結され、前記基板の外周外方に配置されたカバー体と、
   前記ベースプレートと前記カバー体との間に形成され、前記基板の下方で生じた気流を排出するための排出口と、
   前記ベースプレートの上面に設けられ、前記基板の下面を支持する複数の支持部材と
   を備え、
   前記カバー体は、
   前記基板の外周外方に延伸する前記ベースプレートの水平面に平行な対向面を有し、前記水平面および前記対向面によって、前記基板の外周面全周が露出し、当該カバー体の外周部まで広がる空間が形成されるように設けられること
   を特徴とする基板処理装置。
2. 前記複数の支持部材は、導電性を有する樹脂からなる第１支持部材を含み、
   前記ベースプレートの内部には、
   前記第１支持部材に接触する導電性部材が配置され、
   前記基板は、
   前記第１支持部材を介して前記導電性部材に電気的に導通すること
   を特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記複数の支持部材は、前記第１支持部材よりも導電性が低い樹脂からなる第２支持部材を含むこと
   を特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記第１支持部材の個数は、前記第２支持部材の個数よりも少ないこと
   を特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記支持部材は、
   前記ベースプレートの上面側から着脱可能であること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の基板処理装置。

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