TW201811454A - 基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的係在提供一種基板處理裝置，俾以高的去除率且可有效地去除附著在基板的表面及/或背面之異物。基板處理裝置具備：擦洗器50，係使擦洗構件61滑動接觸於基板W的第1面來進行該基板W的表面處理；靜壓支撐機構90，係利用流體壓力而以非接觸之方式支撐第1面的相反側之基板W的第2面；清洗部27，係利用擦洗器50將進行過表面處理的基板W予以清洗；以及乾燥部100，係使清洗過的基板W乾燥。擦洗器50一邊繞著該軸心使擦洗構件61旋轉且一邊使該擦洗構件61滑動接觸於基板W的第1面。

Description

基板處理裝置
本發明係有關處理需要高清淨度的晶圓(wafer)等之基板的表面及/或背面的裝置及方法。
近幾年，記憶體(memory)電路、邏輯(logic)電路、影像感測器(例如CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)感測器)等之裝置，正進行更高積體化。在形成上述裝置之步驟中，微粒子與塵埃等之異物可能附著在裝置。附著在裝置之異物引起配線間的短路與電路的缺失。因此，為提高裝置的可靠性，必須清洗形成裝置之晶圓，且去除晶圓上的異物。
在晶圓的背面(裸晶(bare silicon)面)，亦可能附著上述之類的微粒子與粉塵等之異物。此種異物附著在晶圓的背面時，晶圓從曝光裝置的台座基準面分離或晶圓表面朝台座基準面傾斜，結果，產生圖案結構(patterning)的偏離與焦點距離的偏離。為了防止此種問題，必須去除附著在晶圓的背面之異物。
最近，除了光學曝光技術之外，開發出使用有奈米壓印(nano imprint)技術之圖案結構裝置。此奈米 壓印技術係藉由將圖案結構用的壓模按壓在塗佈於晶圓之樹脂材料來轉印配線圖案(pattern)之技術。在奈米壓印技術中，為了避開壓模與晶圓間及晶圓與晶圓間的污物之轉印，必須去除存在於晶圓的表面之異物。
以往，一邊使晶圓旋轉一邊使用筆型的刷子(brush)與滾動海綿(roll sponge)來擦洗晶圓，但是，利用此種清洗技術，異物的去除率差，尤其難以去除100nm以上之尺寸的異物。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平9-92633號公報
本發明係鑑於上述課題而研創者，主要目的係在提供一種基板處理裝置及基板處理方法，其係可以高的去除率將附著在晶圓等基板的表面及/或背面之異物予以去除。尤其是從基板去除異物後，可將基板予以清洗，且使之乾燥。
為了達成上述目的，本發明的一態樣之基板處理裝置具備：擦洗器(scrubber)，係使擦洗構件滑動接觸於基板的第1面來進行該基板之表面處理；靜壓支撐機構，其具有基板支撐面，該基板支撐面係利用流體壓力而 以非接觸之方式支撐與前述第1面為相反側之前述基板的第2面；清洗部，其係將利用前述擦洗器進行過表面處理的前述基板予以清洗；以及乾燥部，其使經清洗過的前述基板乾燥，而前述擦洗器係一邊繞著該擦洗器的軸心使前述擦洗構件回轉，並一邊使該擦洗構件滑動接觸於前述基板的第1面。
本發明的其他態樣之基板處理方法包含：使擦洗構件滑動接觸在基板的第1面來進行該基板的表面處理之步驟；將施行過前述表面處理之前述基板予以清洗之步驟；以及使清洗過的前述基板乾燥之步驟，而在前述表面處理步驟中，利用流體壓力而以非接觸之方式將與前述第1面為相反側的前述基板之第2面予以支撐。
依據依據本發明，例如利用靜壓支撐機構支撐基板的第2面(例如，基板的表面)，故擦洗器可對基板的第1面(例如，基板的背面)施加更強的荷重。亦即，擦洗器的擦洗構件滑動接觸於基板的第1面，而可些微削去該第1面。因此，可去除黏附在基板之異物。尤其是，可大幅度提高100nm以上的尺寸之異物的去除率。並且，基板的第2面係利用靜壓支撐機構且以非接觸之方式予以支撐，而不對形成在第2面之元件造成損壞，且可去除第1面的異物。
此外，依據本發明，可從基板去除異物，且清洗基板，並將基板予以乾燥，故不必因進行各個處理 而移動基板。因此，可在相同的處理室內連續進行上述處理，且可防止碎片與薄霧(處理液、清洗液等)的擴散。因此，可將基板處理裝置設置在無塵室(clean room)內。
4‧‧‧處理液供應管
5‧‧‧清洗液供應管
6‧‧‧隔板
6a‧‧‧清潔空氣導入口
7‧‧‧處理室
8‧‧‧排氣機構
8A‧‧‧風扇
8B‧‧‧過濾器
9‧‧‧排氣導管
10‧‧‧基板旋轉機構
11‧‧‧夾頭
12‧‧‧中空馬達
12A‧‧‧轉子
12a‧‧‧永久磁鐵
12B‧‧‧定子
14‧‧‧靜止構件
16‧‧‧旋轉基台
16a‧‧‧突出部
18‧‧‧彈簧
20‧‧‧斜角滾珠軸承
21、22‧‧‧磁性軸承
25‧‧‧旋轉覆蓋
25b‧‧‧液體排出孔
27‧‧‧清洗液供應噴嘴/處理液供應噴嘴
30‧‧‧升降機構
31‧‧‧環狀台座
32‧‧‧桿
33‧‧‧氣壓缸
35、36‧‧‧氣體軸承
39‧‧‧著地軸承
40‧‧‧夾鉗
41‧‧‧定位部
43、44、45‧‧‧磁鐵
46‧‧‧溝
47‧‧‧突起部
50‧‧‧擦洗器
51‧‧‧擦洗器軸心
53‧‧‧搖動臂
54‧‧‧搖動軸
55‧‧‧軸旋轉機構
56‧‧‧擦洗器升降機構
58‧‧‧擦洗器旋轉機構
59‧‧‧固定器
60‧‧‧帶匣
61‧‧‧清洗帶
62‧‧‧按壓構件
63‧‧‧賦予勢能機構
64‧‧‧帶送出捲軸
65‧‧‧帶捲取捲軸
67‧‧‧帶捲取軸
69、70‧‧‧斜齒輪
71‧‧‧結束記號檢測感測器
72‧‧‧夾頭部
75A、75B‧‧‧捲軸
76A、76B‧‧‧軸承
77‧‧‧捲軸機殼
78‧‧‧滾珠花鍵螺帽
79‧‧‧花鍵軸
80A、80B‧‧‧煞車輪
81‧‧‧煞車墊
82‧‧‧彈簧
83‧‧‧插銷
84A‧‧‧送出齒輪
84B‧‧‧捲取齒輪
85A、85B‧‧‧單向離合器
86A、86B‧‧‧齒條
87‧‧‧設置台
88‧‧‧轉矩限制器
90‧‧‧靜壓支撐機構
91‧‧‧支撐台座
91a‧‧‧支撐面
91b‧‧‧凹口
91c‧‧‧通孔
92‧‧‧流體供應路
93‧‧‧支撐軸
95‧‧‧旋轉接頭
96‧‧‧流體供應源
97‧‧‧直線運動導軌
98‧‧‧台座升降機構
99‧‧‧台座旋轉機構
100‧‧‧二流體噴射噴嘴
101‧‧‧旋轉臂
102‧‧‧搖動臂
110‧‧‧乾燥液供應噴嘴
111‧‧‧乾燥氣體供應噴嘴
120‧‧‧載入卸載部
121‧‧‧前載部
123‧‧‧第1搬運機器人
124‧‧‧粒子計數器
126‧‧‧第2搬運機器人
127‧‧‧基板處理裝置
127A‧‧‧第1上段基板處理裝置
127B‧‧‧第1下段基板處理裝置
127C‧‧‧第2上段基板處理裝置
127D‧‧‧第2下段基板處理裝置
131、132‧‧‧晶圓台座
133‧‧‧動作控制器
134‧‧‧倒置機構
p1、p2、p3、p4‧‧‧皮帶輪
M1、M2、M3‧‧‧馬達
W‧‧‧基板
第1圖(a)乃至第1圖(c)係顯示本發明的基板處理裝置之概要之示意圖。
第2圖係顯示使用靜壓支撐機構來進行基板的表面處理之步驟的步驟流程(How chart)圖。
第3圖(a)及第3圖(b)係顯示具備有靜壓支撐機構的基板處理裝置之更具體的例子之示意圖。
第4圖係顯示基板處理裝置的一實施形態之側視圖。
第5圖係顯示基板旋轉機構之詳細的結構之剖面圖。
第6圖係從上看旋轉覆蓋(cover)與夾頭(chuck)之圖。
第7圖係顯示晶圓在上升位置的狀態之圖。
第8圖係顯洗器及搖動臂(arm)的內部結構之圖。
第9圖係從下方看擦洗器之圖。
第10圖係顯示具備在擦洗器的帶匣(tape cartridge)之剖面圖。
第11圖係顯示擦洗器之其他例子的圖。
第12圖係顯示在擦洗器之退避位置捲取清洗帶的情況之圖。
第13圖係顯示帶匣的其他例子之斜視圖。
第14圖係顯示第13圖所示的帶匣之側視圖。
第15圖係第13圖所示的帶匣之正視圖。
第16圖係第13圖所示的帶匣之平面圖。
第17圖係第15圖所示的D-D線剖面圖。
第18圖係第15圖所示的E-E線剖面圖。
第19圖係第15圖所示的F-F線剖面圖。
第20圖係第15圖所示的G-G線剖面圖。
第21圖係靜壓支撐機構的剖面圖。
第22圖係顯示從上看支撐台座的圖。
第23圖係用以說明二流體噴射噴嘴(jet nozzle)的動作之平面圖。
第24圖係顯示具備有乾燥液供應噴嘴之基板處理裝置的例子之圖。
第25圖係顯示具備有乾燥氣體供應噴嘴的基板處理裝置的例子之圖。
第26圖(a)係顯示夾頭的夾鉗(clamp)之平面圖，而第26圖(b)係夾鉗的側視圖。
第27圖(a)係顯示夾鉗把持有晶圓的狀態之平面圖，第27(b)圖係表示夾鉗釋放晶圓的狀態之平面圖。
第28圖(a)係第6圖的A-A線剖面圖，而第28圖(b)係第28圖(a)的B-B線剖面圖。
第29圖係用以說明第2磁鐵與第3磁鐵的配置之示意圖，其為從夾頭的軸方向看的圖。
第30圖(a)係利用升降(lift)機構使夾頭上升時的第6圖之A-A線剖面圖，第30圖(b)係第30圖(a)的C-C線剖 面圖。
第31圖係顯示基板旋轉機構之其他的構成例之剖面圖。
第32圖係顯示基板旋轉機構的另一個構成例之剖面圖。
第33圖係顯示擦洗器之其他例子的側視圖。
第34圖係從上方看擦洗器及晶圓之圖。
第35圖係顯示具備有基板處理裝置的基板處理系統之平面圖。
第36圖係表示基板處理系統之其他例子的平面圖。
第37圖係顯示排列成上下二段的基板處理裝置之側視圖。
第38圖係用以說明晶圓的清洗線(line)之圖。
第39圖係用以說明晶圓的清洗線之圖。
以下，參照圖示就本發明之基板處理裝置的實施形態加以說明。在第1圖至第39圖中，在相同或相當的構成要素，附加相同的符號而省略重複的說明。
第1圖(a)至第1圖(c)係表示本發明的基板處理裝置的概要之示意圖。在基板W的單面附加未圖示之處理頭(head)的荷重，且與該相反側的面相對而配置靜壓支撐機構90。將用以導入由液體或氣體所構成的壓力流體1之流體供應路92設置在支撐台座(stage)91。在第1圖(a)所示之例子中，流體供應路92係連結在保持壓力流體1 之凹口(pocket)(凹部)91b。施加在基板W之荷重係由凹口91b中的壓力流體以及從凹口91b溢出(over flow)到支撐台座91的支撐面91a之壓力流體所承受。
在第1圖(b)的例子中，沒設置上述凹口91b。在此例中，從流體供應路92導入之壓力流體1擴充到整個支撐台座91的支撐面91a，而承受施加在基板W的荷重。在第1圖(c)的例中，在支撐台座91之支撐面91a，形成有多數個通孔91c，且通過上述通孔91c使得壓力流體1從流體供應路92供應到整個支撐台座91的支撐面91a。若使用此種靜壓支撐機構90，則施加在基板W之荷重介由壓力流體1而可由靜壓支撐機構90所承受。在基板W下面具有製造過程中的微細LSI(large-scale integration，大型積體電路)結構時，亦僅壓力流體接觸下面，故基板W不直接接觸基板保持用的結構物。因此，可進行不對LSI結構造成損壞之處理。從流體供應路92導入之壓力流體1，係除了水、油等液體之外，可使用高壓空氣等的氣體。以LSI製造步驟的情況而言，從防止基板污染的觀點來看最好使用超純水與乾淨的高壓空氣等。
使用第2圖的步驟流程就使用上述靜壓支撐機構90進行基板的表面處理之步驟加以說明。首先利用搬運機器人(robot)將被處理基板搬運到支撐台座91。在基板的單面具有製造過程中的微細LS1結構時，最好不使搬運機器人接觸該面。例如，以搬運機器人的手抓住基板的周緣部，或以利用有真空夾頭等的手(hand)來保持不具微 細結構之基板面。接著在支撐台座91上將基板從搬運機器人的手予以釋放，且利用靜壓支撐機構90支撐被處理面之相反側的面。將基板放置在支撐台座91後，在直到導入壓力流體到支撐台座91為止的期間，為了保持基板亦可設置輔助性的保持機構。例如，最好設置把握基板的周緣部之夾頭等。
接著進行從被處理面去除異物與瑕疵等之表面處理。使處理頭滑動接觸於被處理面，且介由處理頭施加荷重到被處理面。處理頭的基板接觸面可由海綿、不織布、泡沫聚氨酯(polyurenthane)等之軟質材料以及含有磨粒之上述材料或研磨帶等所構成。所使用之軟質材料最好為比構成基板的被處理面之材料更軟質的材料。以作為構成基板的被處理面之材料而言，可舉出矽、矽化合物、鎵(gallium)、鎵化合物、金屬、金屬化合物以及有機化合物。上述磨粒為二氧化矽、碳化矽、氮化砂、氧化鋁、鑽石(diamond)之其中1種或其混合物。
將處理頭滑動接觸於基板的被處理面來進行上述表面處理(去除處理)時，最好將研磨液與純水等的處理液供應到被處理面。可利用處理液將所去除的異物與膜片等的碎片與處理時之反應生成物排出到基板外。處理液亦可含有具有使構成基板的被處理面之膜溶解的作用之成分，以及用以去除該膜與反應生成物之磨粒，以及防止去除的異物與反應生成物再次附著之成分。處理液亦可為中性或鹼性，或亦可為酸性。沒特別限定處理頭的大小與 數目，而為了利用靜壓支撐機構90確實支撐基板，處理頭的大小最好為與靜壓支撐機構90可保持該流體壓力的區域相同的程度。進行表面處理時亦可使基板旋轉於該軸心周圍。
於進行表面處理後，為確實將所去除的異物與反應生成物等的碎片排出到基板外，而進行基板的清洗。基板的清洗亦可在處理裝置內之其他的台座進行，惟為了防止碎片的擴散，最好利用相同的支撐台座91來清洗基板。利用支撐台座91進行基板清洗時，與表面處理的情況相同使用靜壓支撐機構90且利用流體壓力而以非接觸之方式來支撐被處理面的相反側之面。不使用處理頭，而將清洗液供應到被處理面。同時，若併用二流體噴射清洗、超音波(megasonic)清洗等的手法，可得到比僅以清洗液清洗(rinse)基板更良好的清洗結果。以作為清洗手法而言，比起使刷子與海綿等磨擦於基板進行清洗之接觸式清洗，最好為如上述二流體噴射清洗等之類的非接觸式清洗。此係由於進行接觸式清洗的情況，係由於刷子與海綿等之清洗用具直接與基板接觸，而產生來自清洗用具之逆污染之故。雖亦可使用純水來作為清洗液，惟為了防止所去除之異物與反應生成物等之碎片再次附著而將界面活性劑添加到清洗液，或控制清洗液的pH時，則清洗性能更提高。
接著，實施基板的乾燥。為了防止去除的碎片與薄霧(清洗液、研磨液等)之擴散，最好不移動基板到其他的處理台座來實施基板的乾燥。以乾燥方法而言， 可舉出之方法有使基板進行高速旋轉且利用離心力從基板去除清洗液之方法，以及將乾淨的氣體供應到基板面而從基板去除清洗液與該液滴之方法，以及供應低蒸氣壓溶劑到基板面與清洗液替換後使低蒸氣壓溶劑蒸發之方法。最後，利用搬運機器人將乾燥處理結束之基板從基板處理裝置予以搬出。搬運機器人的手之結構如上述。
(1)第1實施例
使用第3圖(a)及第3圖(b)就具備有靜壓支撐機構90之基板處理裝置之更具體的例子加以說明。第3圖(a)係將靜壓支撐機構90配置在基板W下方之基板處理裝置的概念圖。在靜壓支撐機構90設置壓力流體1之流體供應路92，且壓力流體1經由供應配管(未圖示)被供應到流體供應路92。於進行基板處理時，靜壓支撐機構90的支撐台座91朝基板W上升，基板處理結束時支撐台座91下降。或者，亦可設置基板W的升降機構。第3圖(a)所示之靜壓支撐機構90雖具有第1圖(a)所示的結構，惟亦可為第1圖(b)或第1圖(c)所示之結構，或其他的結構。
與靜壓支撐機構90的相反側之基板面相對向，設置有處理頭50。處理頭50具備有：擦洗構件61，其係由用以進行基板W的表面處理之海綿、不織布、泡沫聚氨酯等的軟質材料或研磨膠帶等所構成；以及固定器(holder)59，其保持擦洗構件61。亦可不具有固定器59。處理頭50係由支撐體(未圖示)所支撐，而可進行自轉、公轉、搖動、上下作動等的動作。此外處理頭50透過介由支 撐體所施加的荷重，而可使擦洗構件61靠接在基板W。使用擦洗構件61之表面處理藉由僅稍微削去基板W的表面，且從基板W的表面去除異物，且/或去除構成基板W表面的材料之至少一部分之處理。在以下的說明中，將使用有擦洗構件61之基板的表面處理，適當地稱為擦洗(擦刷清洗)處理。
進行擦洗處理時，從處理液供應管4供應處理液。處理液係第2圖的說明所記載之研磨液或純水等。並且為了進行基板W的清洗，從清洗液供應管5將清洗液供應到基板W。亦可將二流體噴射噴嘴與超音波清洗噴嘴等配置在清洗液供應管5的前端。或者，亦可將上述噴嘴另外設置。作為從清洗液供應管5供應之清洗液而言，使用純水、界面活性劑添加液、控制pH之清洗液等。清洗液可為一種類，或亦可依序供應或併用二種類以上。處理液供應管4與清洗液供應管5亦可為相同的管。
設置可保持基板的周緣部之夾頭11，以可利用高速旋轉使基板乾燥。將低蒸氣壓溶劑與氣體供應到基板上時，亦可設置溶劑與氣體之供應管(未圖示)。在第3圖(a)的例子中，雖表示在相同的台座進行擦洗處理、清洗處理、乾燥處理的例子，惟亦可在各別的台座進行上述處理。最好復配置一種機器人，以在上述台座與基板的載入及卸載部之間進行基板的搬運。
在此基板處理裝置設置有隔板6與排氣機構8，且在隔板6的內部形成處理室7。在隔板6的上部， 形成有清潔空氣(clean air)導入口6a，且在隔板6的下部設置有排氣導管(duct)9。排氣機構8設置在隔板6的上部，而通過清潔空氣吸入口6a將乾淨的空氣送進處理室7，並從排氣導管9將處理室7內的氣體予以排出。上述基板的各處理(擦洗處理、清洗、乾燥)係在此處理室7內實施，而防止處理中發生之碎片、清洗薄霧等之副生成物朝裝置外的擴散。如此，藉由將基板的清洗及乾燥，在與進行擦洗處理相同的處理室7內予以實施，而能以更乾淨的狀態將基板面表面予以乾燥且搬出到裝置外。亦即，在習知的裝置中，無法將清洗及乾燥在相同裝置內予以實施，故無法將該裝置設置在無塵室等之乾淨的環境，而本發明的基板處理裝置即使設置在無塵室，亦無將去除碎片等擴散到裝置外之疑慮，故作為LSI製造裝置而言可充分使用。
(2)第2實施例
第3圖(b)係將靜壓支撐機構90配置在基板W上方之基板處理裝置的概念圖。基板處理裝置的基本功能與第3圖(a)所示的例子相同。
(3)第3實施例
將使用本發明的基板處理裝置進行基板的表面處理之方法的實施例予以說明。使基板，例如使LSI製造過程中之基板的單面朝向靜壓支撐機構90，且使相反側的面朝處理頭50，且將之配置在本發明之基板處理裝置。以夾頭11保持基板的周緣部，且利用靜壓支撐機構90一邊支撐裝置面，一邊使基板旋轉。在此狀態下，將處 理頭50按壓到基板的背面(沒形成有裝置之面)以去除背面的瑕疵與粒子(particle)等。此時，在處理中不必一直利用夾頭11來保持基板。
進行擦洗處理時，將純水、界面活性劑水溶液、鹼性或酸性的清洗液供應到基板背面。於處理頭50沒靠接於基板時亦可不供應清洗液到基板背面。此外，由於靜壓支撐機構90朝向基板的裝置面，故以從靜壓支撐機構90所供應的壓力流體而言比起液體最好為氣體。此係由於液體的情況可能在裝置的製造過程中引起微細圖案的腐食之故。此外使接觸到液體之裝置面乾燥時，亦可能發生水印(warter mark)的形成與微細圖案之變形等的欠陥。
擦洗處理結束後，進行二流體噴射清洗等之非接觸清洗，而將碎片去除到基板外。二流體噴射噴嘴(未圖示)係以將流體噴射到基板面之所有的區域之方式，而一邊移動於旋轉之基板的中心與外周之間且一邊進行清洗。在二流體噴射清洗中使純水等的液體與高壓氣體之混合流體噴出來清洗基板。亦可取代純水而使用二氧化碳氣體(gas)溶解水與其他的清洗液。在高壓氣體方面盡量使用不含微細粒子之乾淨的氣體。以使用的氣體而言，只要為大氣、氮等在安全上沒問題的氣體則不考慮種類。在二流體噴射清洗所使用的液體之流量最好為數mL/min到數100mL/min，而氣體的流量最好為數10mL/min到數100mL/min。清洗處理後，利用接觸到基板的周緣部之夾頭11將基板予以保持且一邊使之進行高速旋轉一邊使基 板乾燥。取代旋乾，或除旋乾外，亦可利用異丙醇(isopropyl alcohol)等之低蒸氣壓溶劑將基板上的液體予以替換且使之乾燥。
以成為處理對象之基板而言，可舉出裝置晶圓與玻璃(glass)基板。依據本發明，由於可利用流體壓力支撐基板，故可不使基板彎曲來處理該基板。因此，可處理種種尺寸(size)的基板。例如，可處理直徑為100mm、150mm、200mm、300mm、450mm的晶圓。此外，亦可處理尺寸大的玻璃基板。
其次，就上述基板處理裝置之更具體的例子加以說明。第4圖係表示基板處理裝置的一實施形態之側視圖。如第4圖所示，基板處理裝置具備有：中空狀的基板旋轉機構10，係水平地將晶圓(基板)W予以保持，且以該軸心為中心使之旋轉；擦洗器(處理頭)50，係將保持在此基板旋轉機構10之將晶圓W上面予以擦洗(擦洗)且從晶圓W上面去除異物與瑕疵；以及靜壓支撐機構90，係利用流體壓力而以非接觸之方式支撐晶圓W下面。擦洗器50係配置於保持在基板旋轉機構10之晶圓W的上方，而靜壓支撐機構90配置於保持在基板旋轉機構10之晶圓W下方。並且，靜壓支撐機構90配置在基板旋轉機構10的內側空間內。上述基板旋轉機構10、擦洗器50及靜壓支撐機構90由隔板6所包圍。隔板6的內部空間構成處理室7。在隔板6的上部形成有清潔空氣導入口6a，且在隔板6的下部形成有排氣導管9。排氣機構8設置在隔板6 的上面。此排氣機構8具備有風扇8A以及將從此風扇8A送出的空氣中之粒子與粉塵予以去除之過濾器8B。排氣機構8係將乾淨的空氣通過清潔空氣吸入口6a送進到處理室7，且將處理室7內的氣體從排氣導管9予以排出。以下說明之基板的表面處理(擦洗處理)、清洗、乾燥係在此處理室7內連續實施。
基板旋轉機構10具備有：複數個夾頭11，係把持晶圓W的周緣部；以及中空馬達12，介由上述夾頭11使晶圓W旋轉。基板旋轉機構10整體而言具有圓筒形狀，且在其中央部形成有空間。在晶圓W的下面沒有大的空間時，以高速使晶圓W旋轉時，可能在晶圓W的下方產生負壓。此負壓吸引浮遊於空氣中的塵埃，且上述塵埃可能附著於晶圓W的下面。在本實施形態中，由於採用有中空馬達12，故可構成具有圓筒形狀之基板轉機構10。因此，在晶圓W的下方可形成大的空間，且可防止如上述之問題的發生。並且，在基板旋轉機構10內側的空間，可配置上述靜壓支撐機構90。
第5圖係表示基板旋轉機構10之詳細的結構之剖面圖。如第5圖所示，中空馬達12具有在該中央部形成有空間之形狀。中空馬達12具備有圓筒形的轉子12A以及以包圍此轉子12A的方式而配置之定子12B。轉子12A的內周面具有比晶圓W的直徑更大的直徑。藉由採用此種中空馬達12，使得基板旋轉機構10可具有在其內側形成有大的空間之圓筒形狀。在轉子12A內埋設有複數個永久 磁鐵12a。此中空馬達12係無感測器型IPM馬達(Interior Pelmnanent Magnet Motor，內藏式永磁同步馬達)，而不需光學式位置感測器。因此，可便宜製作中空馬達12，同時即使液體浸入到中空馬達12內，亦不易產生因位置感測器的故障而引起之錯誤動作。
定子12B固定在圓筒形的靜止構件14。在此靜止構件14的半徑方向內側，配置有圓筒形的旋轉基台16。在靜止構件14與旋轉基台16之間，配置有斜角滾珠軸承(angular contact)20,20，而旋轉基台16藉由2個斜角滾珠軸承20,20之組合而以旋轉自如之方式受到支撐。此斜角滾珠軸承20,20係可承受徑向(radial)的荷重及軸向(axial)的荷重之雙方的軸承。再者，只要可承受徑向的荷重及軸向的荷重之雙方，則亦可使用其他類型的軸承。中空馬達12之定子12B固定在靜止構件14。中空馬達12的轉子12A固定在旋轉基台16，而轉子12A與旋轉基台16係以成為一體之方式而旋轉。
於旋轉基台16的上部，係上下作動自如地配置有上述夾頭11。更具體而言，在旋轉基台16的上部，形成有突出於半徑方向內側之環狀的突出部16a，且各別將夾頭11插入到形成在此突出部16a之貫通孔。以包圍各夾頭11的下部之方式配置有彈簧18，且此彈簧18的上端係從下推壓突出部16a，而彈簧18的下端係與固定在夾頭11之彈簧制動器(stopper)11a接觸。藉著此彈簧18而使夾頭11被下方賦予勢能。夾頭11係藉由中空馬達12而與旋 轉基台16以成為一體之方式進行旋轉。
在夾頭11之外側，以包圍保持在夾頭11之晶圓W之方式配置有環狀的旋轉覆蓋25。此旋轉覆蓋25固定在旋轉基台16的上面，且晶圓W與旋轉覆蓋25係以成為一體之方式旋轉。第6圖係從上看旋轉覆蓋25與夾頭11之圖。如第6圖所示，旋轉覆蓋25係以包圍晶圓W全周之方式而配置。旋轉覆蓋25的上端之內徑係設定得比晶圓W的直徑稍大。於旋轉覆蓋25的上端，持有沿著夾頭11的外周面之形狀的缺口25a係形成在對應於各夾頭11之位置。
如第5圖所示，旋轉覆蓋25的內周面之縱剖面形狀係傾斜於半徑方向內側。再者，旋轉覆蓋25的內周面之縱剖面由平滑的曲線所構成。旋轉覆蓋25的上端接近晶圓W，而在旋轉覆蓋25的下部，形成有傾斜地延伸之液體排出孔25b。
如第4圖所示，於晶圓W的上方，配置有供應純水到晶圓W上面以作為清洗液之清洗液供應噴嘴27。此清洗液供應噴嘴27係連接在未圖示之清洗液供應源，而通過清洗液供應噴嘴27供應純水到晶圓W上面。供應到晶圓W之純水係利用離心力從旋轉之晶圓W被搖落，且被捕捉到旋轉覆蓋25的內周面，並流進到液體排出孔25b。
在夾頭11的下方，設置有使夾頭11之升降機構30。此升降機構30具備有：環狀台座(ring stage)31， 係配置在夾頭11的下方；複數根桿(rod)32，係支撐此環狀台座31；氣壓缸(air cylinder)33，係作為使上述桿32上升之致動器(actuator)。升降機構30係從旋轉基台16分離，且升降機構30為不旋轉的構成。如第7圖所示，氣壓缸33係介由複數根桿32使環狀台座31上升。透過環狀台座31的上方向之移動使所有的夾頭11同時上升。使氣壓缸33的動作停止時，藉由固定在夾頭11之彈簧18而使夾頭11下降。第5圖係表示夾頭11位於下降位置的狀態，如此，藉由升降機構30與彈簧18，構成使夾頭11進行上下動之上下動機構。
雖未圖示，惟亦可取代氣壓缸33，而使用各別使夾頭11同時上升之複數個電動缸。例如，針對4個夾頭11設置4個電動缸。此時，不使用環狀台座31。晶圓W的旋轉停止時，以各夾頭11位於各電動缸的上方之方式來控制夾頭11的停止位置。為使上述電動缸的動作同步進行，利用共用的驅動器(driver)來控制電動缸的動作。
於夾頭11的上端各別設置有保持晶圓W的周緣端之夾鉗40。上述夾鉗40係夾頭11位於第5圖所示之下降位置時，與晶圓W的周緣部接觸來保持該周緣部，而夾頭11位於第7圖所示之上升位置時，從晶圓W的周緣部分離且釋放(release)該周緣部。
如第4圖所示，擦洗器50配置在晶圓W上側。擦洗器50介由擦洗器軸心(shaft)51而連結在搖動臂 53的一端，而搖動臂53的另一端固定在搖動軸54。搖動軸54連結在軸旋轉機構55。透過此軸旋轉機構55來驅動搖動軸54時，擦洗器50移動於第4圖所示之處理位置與在晶圓W的半徑方向外側的退避位置之間。在搖動軸54係復連結有使擦洗器50移動於上下方向之擦洗器升降機構56。此擦洗器升降機構56介由搖動軸54及擦洗器軸心51使擦洗器50升降。擦洗器50藉由擦洗器升降機構56而下降到接觸到晶圓W上面為止。以擦洗器升降機構56而言，使用氣壓缸或伺服馬達(servo motor)與滾珠螺桿之組合。
第8圖係表示擦洗器50及搖動臂53之內部結構的圖。如第8圖所示，在搖動臂53係配置有以該軸心為中心使擦洗器50旋轉之擦洗器旋轉機構58。此擦洗器旋轉機構58具備有：皮帶輪(pulley)p1，係固定在擦洗器軸心51；馬達M1，係設置在搖動臂53；皮帶輪p2，係固定在馬達M1的旋轉軸；以及傳送帶(belt)b1，係架設在皮帶輪p1,p2。馬達M1的旋轉利用皮帶輪p1,p2及傳送帶b1傳達到擦洗器軸心51，且擦洗器50與擦洗器軸心51一起旋轉。
第9圖係從下方看擦洗器50之圖。擦洗器50的下面係構成擦洗保持在基板旋轉機構10之晶圓W上面(晶圓W的表面或背面)之圓形擦洗面。擦洗器50具備有作為與晶圓W上面相對而配置之複數個作為擦洗構件之清洗帶61。擦洗器50具備有複數個(第9圖中為3個) 帶匣60，在各帶匣60收容有清洗帶61。上述帶匣60係以可裝卸之方式設置在擦洗器50的內部。
進行晶圓W的擦洗處理時，利用擦洗器旋轉機構58使得擦洗器50以該軸心為中心進行旋轉，且清洗帶61在擦洗器50的中心軸周圍進行旋轉。藉此方式將清洗帶61滑動接觸於晶圓W上面。如此，擦洗器50的擦洗面係由旋轉之複數個清洗帶61所形成。晶圓W下面係由於藉著流體壓力而受到支撐，故不使晶圓W彎曲而可藉著大的荷重對著晶圓W上面按壓清洗帶61。構成晶圓W上面之材料，因與清洗帶61之滑動接觸而僅稍微被削去，藉此方式可去除附著在晶圓W之異物與晶圓W的表面瑕疵。利用擦洗器50削去之晶圓W的量最好在50nm以下，而在進行過晶圓W的擦洗處理後的表面粗糙度最好在5μm以下。如此，藉由稍為削去晶圓W的表面，可100%去除侵蝕進晶圓W之100nm以上的尺寸之異物。
第10圖係表示具備在擦洗器50的帶匣60之剖面圖。如第10圖所示，帶匣60具備：清洗帶61；按壓構件62，係將該清洗帶61對著晶圓W按壓；賦予勢能機構63，係對此按壓構件62朝晶圓賦予勢能；帶送出捲軸(reel)64，係將清洗帶61予以送出；以及膠帶捲取捲軸65，係將使用在處理之清洗帶61予以捲取。清洗帶61係從帶送出捲軸64，經由按壓構件62，而被傳送到帶捲取捲軸65。複數個按壓構件62係沿著擦洗器50的半徑方向而延伸，且在擦洗器50的周圍方向上以等間隔而配置。因 此，各清洗帶61之晶圓接觸面(基板接觸面)延伸於擦洗器50的半徑方向。在第10圖所示之例子中，作為賦予勢能機構63使用彈簧。
帶捲取捲軸65係連結在第8圖及第9圖所示之帶捲取軸67的一端。在帶捲取軸67的另一端，固定有斜齒輪69。連結在複數個帶匣60之上述斜齒輪69，係與連結在馬達M2之斜齒輪70咬合。因此，帶匣60的帶捲取捲軸65係由馬達M2驅動而捲取清洗帶61。馬達M2、斜齒輪69,70及帶捲取軸67係構成將清洗帶61從帶送出捲軸64傳送到帶捲取捲軸65之帶傳送機構。
清洗帶61具有10mm至60mm的寬度，且具有20m至100m的長度。以作為使用在清洗帶61之材料而言，可舉出不織布、織布、編織布。最好使用比PVA海綿更硬的不織布。藉由使用此種不織布，可去除附著在晶圓W之異物，尤其是可去除侵蝕進晶圓W表面之異物。取代清洗帶61，亦可使用研磨帶以作為擦洗構件，該研磨膠帶係在其單面形成有含有磨粒的研磨層。
在進行晶圓W的擦洗處理時，清洗帶61係從帶送出捲軸64以預定的速度被傳送到帶捲取捲軸65。因此，恆常是新的(未使用的)清洗帶61之面接觸晶圓W。清洗帶61在該終端的附近具有結束記號(end mark)(未圖示)。此結束記號係利用接近清洗帶61而配置之結束記號檢測感測器71來進行檢測。當結束記號檢測感測器71檢測到清洗帶61的結束記號時，從結束記號檢測感測器71 將檢測信號傳送到動作控制部(未圖示)。接收到檢測信號之動作控制部發出催促清洗帶61的更換之信號(警報等)。帶匣60係各別可拆卸，且可透過簡單的操作來更換帶匣60。
擦洗器50的退避位置位於基板旋轉機構10的外側，且擦洗器50移動於退避位置與處理位置之間。於擦洗器50的退避位置設置有儲存有純水之槽(bath)(未圖示)。擦洗器50位於退避位置時，為防止清洗帶61的乾燥，把擦洗器50的下面(擦洗面)浸入水中。匯流排的純水係在每次擦洗器50進行晶圓W的表面處理時被更換，而經常維持在乾淨的狀態。
第11圖係表示擦洗器50之其他例子的圖。在此例中，在擦洗器50內沒設置有傳送清洗帶61之馬達M2。取而代之，如第12圖所示，於擦洗器50的退避位置配置有馬達M2及斜齒輪70。擦洗器50在退避位置下降時，上述斜齒輪69咬合斜齒輪70。在此狀態下，藉由驅動馬達M2，而將清洗帶61從帶送出捲軸64以預定的距離傳送到膠帶捲取捲軸65。依據此例，擦洗器50的構成變為簡單，並由於間歇性地傳送清洗帶6故可削減清洗帶61的使用量。
第13圖乃至第20圖係表示帶匣60之其他例子的圖。在此例中，在擦洗器50內，亦沒設置有用以傳送清洗帶61之馬達M2。帶送出捲軸64及帶捲取捲軸65各別安裝在心軸75A,75B。心軸75A,75B係藉由軸承 76A,76B各別以旋轉自如之方式受到支撐。上述軸承76A,76B固定在捲軸機殼77。捲軸機殼(reel housing)77固定在滾珠花鍵螺帽(ball spline nut)78，捲軸機殼77與滾珠花鍵螺帽78係對著花鍵軸79可於上下方向相對移動。
在各個心軸75A,75B固定有煞車(brake)輪80A,80B。帶送出捲軸64與煞車輪80A係以一體之方式進行旋轉，帶捲取捲軸65與煞車輪80B係以成為一體之方式進行旋轉。滾珠花鍵螺帽78藉著彈簧82而向下方被賦予勢能，而煞車輪80A,80B藉著彈簧82而按壓至煞車墊81。煞車墊81接觸到煞車輪80A,80B時，煞車輪80A,80B及連結在此之帶送出捲軸64及帶捲取捲軸65無法自由旋轉。在捲軸機殼77固定有延伸於下方之插銷(pin)83,83。在擦洗器50的退避位置配置有由上述插梢83,83接觸之插梢制動器(未圖示)。
在心軸75A安裝有送出齒輪84A，且在心軸75B安裝有捲取齒輪84B。送出齒輪84A具有比捲取齒輪84B更大的直徑。送出齒輪84A及捲取齒輪84B介由單向離合器(one-way clutch)85A,85B各別安裝在心軸75A,75B。帶送出捲軸64、帶捲取捲軸65、煞車輪80A,80B、送出齒輪84A以及捲取齒輪84B係以一體之方式對著花鍵軸79可相對移動於上下方向。送出齒輪84A與捲取齒輪84B之間設置有齒條(rack gear)86A,86B。送出齒輪84A係與一方的齒條86A咬合，且捲取齒輪84B與另一方的齒條86B咬合。按壓構件62、煞車墊81及齒條 86A,86B固定在設置台87。
擦洗器50在退避位置下降時，插銷83,83靠接於插銷止動片，且連結在插銷83,83之帶送出捲軸64、帶捲取捲軸65、煞車輪80A,80B、送出齒輪84A以及捲取齒輪84B的下降停止，另一方面按壓構件62、煞車墊81以及齒條86A,86B持續下降。結果，彈簧82被壓縮之同時煞車墊81從煞車輪80A,80B分離，藉此方式帶送出捲軸64及帶捲取捲軸65成為可自由旋轉之狀態。隨著齒條86A,86B下降，扣合於齒條86A,86B之送出齒輪84A及捲取齒輪84B進行旋轉。帶送出捲軸64與送出齒輪84A一起旋轉，且以預定的長度之程度將新的清洗帶61予以送出。另一方面，帶捲取捲軸65則因單向離合器85B的作用而不會旋轉。
擦洗器50上升時，彈簧82延伸之同時齒條86A,86B上升。透過齒條86A,86B的上升使得送出齒輪84A及捲取齒輪84B進行旋轉。帶捲取捲軸65係與捲取齒輪84B一起旋轉，且捲取使用完的清洗帶61。另一方面，帶送出捲軸64則因單向離合器85A的作用而不會旋轉。捲取齒輪84B具有比送出齒輪84A更小的直徑，故帶捲取捲軸65比帶送出捲軸64旋轉更多。在帶捲取捲軸65裝設有轉矩限制器(torque limiter)88，而於捲取清洗帶61後捲取齒輪84B進行空轉，且張力施加到清洗帶61。煞車墊81接觸煞車輪80A,80B時，帶捲取捲軸65的旋轉停止，藉此方式結束清洗帶61的更新。
在此例子之帶匣60中，由於不需用以傳送清洗帶61之馬達，故可將擦洗器50的構成予以簡單化。再者，由於間歇性地傳送清洗帶61，故可削減清洗帶61的使用量。由第15圖及第16圖可知，此例子的帶匣60具有對稱性的結構，1個膠帶匣60具有2個清洗帶61,61。
第21圖係靜壓支撐機構90的剖面圖。如第21圖所示，靜壓支撐機構90具備有：支撐台座91，其具有形成有複數個凹部(流體儲存部)91b之圓形的基板支撐面91a；複數個流體供應路92，其各別連接在凹部91b；以及支撐軸93，其支撐支撐台座91。上述流體供應路92通過支撐軸93內，且經由旋轉接頭(rotary joint)95連接在流體供應源96。
第22圖係表示從上看支撐台座91的圖。如第22圖所示，凹部91b係沿著支撐台座91的周圍方向而以等間隔配置。支撐台座91係配置於保持在基板旋轉機構10的晶圓W下方，而凹部91b與晶圓W下面相對而配置。支撐軸93透過直線運動導軌(滾珠花鍵)97而上下作動自如地受到支撐，並且支撐軸93的下部連結在台座升降機構98。藉由此台座升降機構98使得支撐台座91上升到該基板支撐面(上面)91a接近晶圓W下面之位置。
靜壓支撐機構90復具備台座旋轉機構99。此台座旋轉機構99具備：皮帶輪p3，其安裝在直線運動導軌97的外周面；馬達M3；皮帶輪p4，其固定在馬達M3的旋轉軸；傳送帶b2，其架設在皮帶輪p3,p4之間。 此台座旋轉機構99係使支撐台座91以支撐軸93(亦即基板支撐面91a的中心)為中心進行旋轉。
流體從流體供應源96通過流體供應路92而連續供應到凹部91b。流體係從凹部91b溢出，且流動於晶圓W下面與支撐台座91的基板支撐面91a之間隙。晶圓W與支撐台座91之間的間隙充滿流體，而晶圓W藉由流體的壓力受到支撐。晶圓W與支撐台座91係保持在非接觸之狀態，而該間隙設為50μm至500μm。如此，由於靜壓支撐機構90藉由流體壓力而可以非接觸之方式支撐晶圓W，故可防止形成在晶圓W之裝置受到破壞。作為使用在靜壓支撐機構90的流體而言，最好使用純水等的液體。在第22圖所示的例中，形成有3個凹部91b，而本發明不限於此，亦可設置1個凹部或4個以上的凹部。最好形成3至6個的凹部。
作為使用之流體而言，除了非壓縮性流體之液體之外，亦可使用空氣與氮等之壓縮性流體的氣體。使用壓縮性流體時，可省略上述凹部91b。此時，複數條流體供應路92在平坦的基板支撐面91a上開口，且藉由供應到基板支撐面91a與晶圓W之間的空間之氣體的壓力而以非接觸之方式支撐晶圓W。流體供應路92的開口部最好遍及整個基板支撐面91a而形成多數個。
擦洗器50的擦洗面與靜壓支撐機構90的基板支撐面91a係對著晶圓W而對稱地配置。亦即，擦洗器50的擦洗面與靜壓支撐機構90的基板支撐面91a係以 包夾晶圓W之方式而配置，而從擦洗器50施加到晶圓W之荷重係從擦洗器50的正下方(相反側)由靜壓支撐機構90所支撐。因此，擦洗器50可將大的荷重施加到晶圓W上面。第4圖所示，擦洗面與基板支撐面91a配置成同心狀。擦洗器50最好以擦洗面的端部位於晶圓W的中心上之方式來配置。擦洗面的直徑最好與晶圓W半徑相同，或稍小。擦洗面的直徑與基板支撐面91a的直徑幾乎相同。在本實施形態中，基板支撐面91a的直徑雖比擦洗面的直徑稍小，惟基板支撐面91a的直徑亦可與擦洗面的直徑相同，或亦可比擦洗面的直徑更大。
其次，就本實施形態的基板處理裝置之動作加以說明。擦洗器50被移動到基板旋轉機構10外側之退避位置。在此狀態下，晶圓W藉由未圖示之搬運機被搬運到基板旋轉機構10的上方。藉著上述升降機構30使得夾頭11上升，而將晶圓W載置在夾頭11的上端。夾頭11下降時，利用夾頭11的夾鉗40把持晶圓W。晶圓W係以沒形成裝置的面朝上，且形成有裝置之面朝下之方式，而被保持於基板旋轉機構10。依處理目的，亦可依形成有裝置的面朝上，沒形成有裝置的面朝下之方式，而將晶圓W保持在基板旋轉機構10。
擦洗器50從退避位置被移動到處理位置。晶圓W係利用基板旋轉機構10且以預定的速度進行旋轉。利用擦洗器50進行表面處理時的晶圓W之適當的旋轉速度為300至600min-1。支撐台座91係於其基板支撐面 91a接近晶圓W下面之前藉由台座升降機構98而上升。在此狀態下，連續地供應流體(最好為純水)到凹部91b，且利用流體壓力支撐晶圓W。於支撐晶圓W之期間，支撐台座91藉由台座旋轉機構99而旋轉。支撐台座91之適當的旋轉速度在20至100min-1。
擦洗器50一邊透過擦洗器旋轉機構58而旋轉，且一邊在清洗帶61接觸晶圓W上面之前透過擦洗器升降機構52而下降。一邊從清洗液供應噴嘴27將純水供應到晶圓W上面作為處理液，且一邊透過由旋轉之清洗帶61所構成之擦洗面來處理晶圓W上面。取代純水，亦可使用包含磨粒之研磨液來作為處理液。或者，亦可使用磨粒附著在表面之清洗帶。此外，不使用處理液，亦可以乾燥的狀態將清洗帶61滑動接觸於晶圓W。
在進行擦洗處理時，晶圓W係從其下方由靜壓支撐機構90所支撐，在此狀態下擦洗器50一邊以該軸心為中心使複數個清洗帶61進行旋轉，一邊使該清洗帶61滑動接觸於晶圓W上面。藉此方式，可去除附著在晶圓W上面之異物與晶圓面上的瑕疵。由於晶圓W係由靜壓支撐機構90所支撐，故擦洗器50可以大的荷重使清洗帶61滑動接觸於晶圓W。因此，可將利用習知的清洗裝置而無法去除之較大的異物，以及侵蝕進晶圓W表面之異物予以去除。
擦洗器50與晶圓W旋轉於相同的方向。擦洗器50之旋轉速度係以在接觸晶圓W的清洗帶61之所有 的部位上晶圓W與清洗帶61之相對速度成為相同之方式而設定。此種擦洗器50之旋轉速度係取決於晶圓W的旋轉速度而決定。亦即，擦洗器50之旋轉速度與晶圓W旋轉速度之比，係設為在與晶圓W接觸的清洗帶61之所有的部位上晶圓W與清洗帶61之相對速度成為相同的值。例如，當晶圓W旋轉速度為500min-1，且擦洗器50的旋轉速度為150min-1時，晶圓W與清洗帶61之相對速度成為均等。此種速度比可利用一般熟知的計算或模擬(simulation)來求取。藉由以此種旋轉速度比使擦洗器50及晶圓W旋轉，可將整個整個晶圓W之上面予以均等地處理。因此，與使筆刷旋轉於該軸心周圍之習知的筆海綿型清洗機，以及使海綿滾輪旋轉於該軸心周圍之習知的海綿滾輪型清洗機比較，本實施形態的基板處理裝置可將整個晶圓W表面(從其中心部到周緣部)均等處理。
圓W之擦洗處理結束後，擦洗器50被移動到退避位置，同時停止對支撐台座91之流體供應。並且，利用台座升降機構98而使支撐台座91下降到預定的位置。此預定之下降位置最好位於從晶圓W下面分離30nm至50nm之位置。位於下降位置之支撐台座91以低速(例如，10至50min-1)進行旋轉，而從清洗液供應噴嘴(未圖示)將清洗液(例如純水)供應到支撐台座91的基板支撐面91a。藉此方式利用清洗液清洗基板支撐面91a。
支撐台座91下降後，一邊使晶圓W旋轉，一邊從上述清洗液供應噴嘴27將作為清洗液之純水供應 到晶圓W上面，而將透過擦洗處理所產生的碎片予以沖洗。之後，視需要，從二流體噴射噴嘴100，將與液體的壓縮氣體之混合流體供應到晶圓W上面，並利用擦洗器50將無法去除之微小的異物與碎片予以去除。二流體噴射噴嘴100配置在晶圓W上方。於清洗晶圓W時，亦可利用靜壓支撐機構90來支撐晶圓W。
第23圖係用以說明上述二流體噴嘴100的動作之平面圖。如第23圖所示，二流體噴嘴100係安裝在旋轉臂101的尖端。旋轉臂101的另一端連結在搖動臂102。在此搖動臂102上，設置有使旋轉臂101在水平面內旋轉之旋轉機構(未圖示)。因此，二流體噴射噴嘴100與旋轉臂101一起在晶圓W上方旋轉。將液體與氣體供應到二流體噴射噴嘴100，且從二流體噴射噴嘴100將液體與氣體之混合流體噴射到晶圓W上面。二流體噴射噴嘴100之旋轉軌跡(以一點畫鏈表示)的直徑，變得比晶圓W半徑稍大，且利用混合流體的噴射將整個晶圓W上面予以清洗。
如此，在本實施形態中，由清洗液供應噴嘴27及二流體噴射噴嘴100，構成清洗晶圓W之清洗部。上述清洗液供應噴嘴27及二流體噴射噴嘴100係如第4圖所示，配置在處理室7內。於晶圓W擦洗處理時清洗液供應噴嘴27雖亦作為供應處理液之處理液供應噴嘴而發揮功能，惟如第3圖(a)及第3圖(b)所示，亦可與清洗液供應噴嘴27無關而另設置處理液供應噴嘴。
清洗過的晶圓W利用基板旋轉機構10進行高速旋轉，而將晶圓W予以旋乾。乾燥時之晶圓W之旋轉速度為1500至3000min-1。在中空狀的基板旋轉機構10中於乾燥時的晶圓W下方，由於不存在有旋轉之構件，故防止朝晶圓W之濺水所引起之水印與異物的附著。晶圓W乾燥後，利用升降機構30使夾頭11上升，且從夾頭11釋放晶圓W。然後，利用未圖示之搬運機將晶圓W從基板處理裝置予以取出。如此，本實施形態之基板處理裝置係以將晶圓W保持在基板旋轉機構10之狀態下，可連續進行晶圓W的擦洗、清洗(沖洗)以及乾燥。因此，可防止於搬運時異物附著在晶圓W，以及從潮濕狀態下之從晶圓W對於搬運經路之污物的擴散。並且，可縮短製程的生產間隔時間(process tact time)。
如上述，基板旋轉機構10係作為將清洗過的晶圓W予以乾燥之乾燥部而發揮功能。基板處理裝置亦復可具備藉由供應低蒸氣壓溶劑給晶圓W而將晶圓W予以乾燥之機構，以作為乾燥部。第24圖係顯示設置有供應低蒸氣壓溶劑到晶圓W上面之乾燥液供應噴嘴110的例子之圖。如第24圖所示，於保持在基板旋轉機構10之晶圓W上方，配置有乾燥液供應噴嘴110。此乾燥液供應噴嘴110係配置在處理室7內，而沿著晶圓W的半徑方向以可移動之方式所構成。乾燥液供應噴嘴110係藉由一邊沿著晶圓W的半徑方向而移動，且一邊供應低蒸氣壓溶劑到晶圓W上面，並藉由將晶圓W上的清洗液更換為低蒸氣壓 溶劑後使低蒸氣壓溶劑蒸發而使晶圓W乾燥。以此種低蒸氣壓溶劑而言，例如使用異丙醇。
第25圖係顯示取代乾燥液供應噴嘴，而設置乾燥氣體供應噴嘴111的例子之圖。乾燥氣體供應噴嘴111係配置在保持於基板旋轉機構10之晶圓W上方，且沿著晶圓W的半徑方向而可移動。乾燥氣體供應噴嘴111係藉由一邊沿著晶圓W的半徑方向移動，且一邊將乾燥氣體朝晶圓上面供應，來將晶圓W予以乾燥。以此種乾燥氣體而言，使用高純度氮、清潔空氣等。
以下，復就基板旋轉機構10的構成加以詳細說明。第26圖(a)係表示夾頭的夾鉗40之平面圖，第26圖(b)係夾鉗40的側視圖。夾鉗40形成在夾頭11的上端。此夾鉗40具有圓筒形狀，且藉由靠接於晶圓W的周緣部來把持晶圓W。在夾頭11的上端，復形成有從夾鉗40朝夾頭11的軸心而延伸之定位部41。定位部41的一端以一體的方式連接在夾鉗40的側面，另一端位於夾頭11的軸心上。此定位部41之中心側的端部具有沿著與夾頭11同心的圓而彎曲的側面41a。夾頭11的上端成為傾斜於下方之錐形面。
第27圖(a)係顯示夾鉗40把持有晶圓W的狀態之平面圖，而第27圖(b)係表示夾鉗40釋放晶圓W的狀態之平面圖。晶圓W係載置在夾頭11的上端(錐形面)上，並且，藉由使夾頭11旋轉，而使夾鉗40靠接於晶圓W的周緣部。藉此方式，如第27圖(a)所示，晶圓W被夾 鉗40所把持。使夾頭11旋轉於相反方向時，如第27圖(b)所示，夾鉗40從晶圓W分離，藉此方式釋放晶圓W。此時，晶圓W的周緣部接觸定位部41的中心側端部之側面41a。因此，利用定位部41的側面41a，可制限伴隨夾頭11的旋轉而產生之晶圓W的位移，而可提高之後晶圓搬運之穩定性。
第28圖(a)係第6圖之A-A線剖面圖，第28圖(b)係第28圖(a)之B-B線剖面圖。於旋轉基台16的突出部16a形成有延伸於上下之貫通孔，而將夾頭11插入到此貫通孔。貫通孔的直徑比夾頭11的直徑稍大，因此夾頭11對著旋轉基台16可相對移動於上下方向，並且夾頭11可旋轉於該軸心周圍。
在夾頭11的下部，安裝有彈簧制動器11a。於夾頭11的周圍配置有彈簧18，且利用彈簧制動器11a支撐彈簧18。彈簧18的上端押壓住旋轉基台16之突出部16a。因此，利用彈簧18向下的力道作用於夾頭11。於夾頭11的外周面，形成有具有比貫通孔的直徑更大的直徑之夾頭制動器11b。因此，如第28圖(a)所示，夾頭11往下方之移動受到夾頭制動器11b所制限。
於旋轉基台16埋設有第1磁鐵43，而此第1磁鐵13係與夾頭11的側面相對而配置。於夾頭11配置有第2磁鐵44及第3磁鐵45。上述第2磁鐵44及第3磁鐵45係分離於上下方向而排列。以上述第1至第3磁鐵43,44,45而言，可適當使用釹(neodymium)磁鐵。
第29圖係用以說明第2磁鐵44與第3磁鐵45的配置之示意圖，其為從夾頭11的軸方向看的圖。如第29圖所示，第2磁鐵44與第3磁鐵45係在夾頭11的周圍方向上偏離而配置。亦即，連結第2磁鐵44與夾頭11的中心之線，與連結第3磁鐵45與夾頭11的中心之線，係從夾頭11的軸方向看時以預定的角度α相交。
夾頭11位於第28圖(a)所示之下降位置時，第1磁鐵43與第2磁鐵44相互相對。此時，吸引的力道作用在第1磁鐵43與第2磁鐵44之間。此引力對夾頭11提供旋轉於該軸心周圍之力道，而此旋轉方向係夾鉗40押壓晶圓W的周端部之方向。因此，第28圖(a)所示之下降位置成為把持晶圓W之夾鉗位置。
第30圖(a)係利用升降機構30使夾頭11上升時的第6圖之A-A線剖面圖，第30圖(b)係第30圖(a)的C-C線剖面圖。當利用升降機構30使夾頭11上升到第30圖(a)所示之上升位置為止時，第1磁鐵43與第3磁鐵45相對，且第2磁鐵44從第1磁鐵43分離。此時，吸引之力道作用於第1磁鐵43與第3磁鐵45之間。此引力對夾頭11提供旋轉於其軸心周圍之力道，而此旋轉方向係夾鉗40從晶圓W分離之方向。因此，第30圖(a)所示之上升位置係釋放基板之夾鉗鬆開之位置。
由於第2磁鐵44與第3磁鐵45在夾頭11的周圍方向上配置在偏離的位置，故隨著夾頭11之上下移動，旋轉力作用於夾頭11。利用此旋轉力對夾鉗40提供 把持晶圓W之力道與釋放晶圓W之力道。因此，僅以使夾頭11進行上下作動，即可把持且釋放晶圓W。如此，第1磁鐵43、第2磁鐵44以及第3磁鐵45，係使夾頭11旋轉於該軸心周圍且利用夾鉗40作為把持晶圓W之把持機構而發揮功能。此把持機構係透過夾頭的上下作動而運作。
在夾頭11之側面，形成有沿著該軸心而延伸的溝46。此溝46具有圓弧狀的水平剖面。在旋轉基台16的突出部16a，形成有朝向溝46而突起之突起部47。此突起部47的前端位於溝46的內部，而突起部47以可鬆開之方式扣合在溝46。此溝46及突起部47係為了制限夾頭11的旋轉角度而設置。
第31圖係表示基板旋轉機構10之其他的構成例之剖面圖。在此例中，取代第5圖所示之斜角滾珠軸承20，採用磁性軸承21,22。亦即，旋轉基台16係由徑向磁性軸承21以及軸向磁氣軸承22以旋轉自如之方式所支撐。在徑向磁氣軸承21之上方及軸向磁氣軸承22之下方，配置有著地(touch down)軸承39,39。依據此種構成，由於以非接觸之方式保持旋轉基台16，故於晶圓旋轉時不產生粒子。因此，可乾淨保持晶圓周圍的氣體環境。
第32圖係基板旋轉機構10之另一個構成例的剖面圖。在此例中，取代第5圖所示之斜角滾珠軸承20，採用非接觸式的氣體軸承35,36。亦即，旋轉基台16係由徑向氣體軸承35與軸向氣體軸承36以旋轉自如之方 式所支撐。於徑向氣體軸承35的上方及軸向氣體軸承36的下方，配置有著地軸承39,39。依據此種構成，由於以非接觸之方式保持旋轉基台16，故於晶圓旋轉時不產生粒子。因此，可乾淨保持晶圓周圍的氣體環境。以氣體軸承而言，使用靜壓氣體軸承或動壓氣體軸承。在固定構件14形成有未圖示之排氣口，而在氣體軸承35,36所產生之氣體的流動，通過排氣口被排出。因此，可使從中空馬達12產生的熱散熱到外部，而可避免因熱所引起的旋轉基台16與其他的構件之變形。結果，旋轉精確度提高，而可提高旋轉速度且縮短晶圓的乾燥時間。
第33圖係顯示擦洗器50之其他例子的側視圖。在此例中，擦洗器50介由夾頭部(連結部)72連結在搖動臂53。更具體而言，在擦洗器軸心51設置有夾頭部72，而介由此夾頭部72可將擦洗器軸心51從搖動臂53予以分開。因此，為了更換帶匣60，可將整個擦洗器50從搖動臂53予以拆卸。如第34圖所示，擦洗器50之拆卸係於擦洗器50位於退避位置時進行。
之前所述之實施形態中，擦洗器50配置在晶圓上側，且靜壓支撐機構90配置在晶圓的下側，而亦可將擦洗器50配置在晶圓下側，且將靜壓支撐機構90配置在晶圓上側。此時，不必再使晶圓倒置，而處理能力(troughput)提高。並且，亦可將2個擦洗器50配置在晶圓上側及下側，來同時處理晶圓的兩面。此時，則不設置靜壓支撐機構90。作為基板旋轉機構10而言，亦可採用一 邊把持晶圓周緣部一邊旋轉之複數個滾動夾頭(roll chuck)。此時，由於無法將晶圓予以旋乾，故另準備用以使晶圓乾燥之乾燥機。
第35圖係顯示具備有上述基板處理裝置的基板處理系統之平面圖。如第35圖所示，基板處理系統具有載入及卸載部120，該載入及卸載部120具備有載置保存多數片晶圓之晶圓盒之4個前載部(front load)121。在前載部121，可裝載開放式晶圓盒、SMIF(Standard Manufacturing Interface，標準機械介面)盒，或FOUP(Front OpeningUnified Pod，晶圓搬運盒)。SMIF、FOUP係密閉容器，其藉由收納晶圓盒在內部，且以隔板予以覆蓋，而可保持與外部空間隔離之環境。
在載入及卸載部120，設置有沿著前載部121的排列方向而可移動之第1搬運機器人(裝載機(loader))123。第1搬運機器人123係進出到裝載在各前載部121之晶圓盒，並可將晶圓從晶圓盒取出。與第1搬運機器人123鄰接而設置有粒子計數器(particle counter)124。此粒子計數器124係用以計算附著在晶圓面之異物(粒子)的數目之裝置。此外，亦可省略此粒子計數器124。
基板處理系統復具備有：第2搬運機器人126，其可移動於水平方向；複數台基板處理裝置127，其沿著此搬運機器人126的移動方向而配置；第1晶圓台座(wafer station)131及第2晶圓台座132，其係可用以在第1搬運機器人123與第2搬運機器人126之間進行晶圓的收 授；以及動作控制器(controller)133，其控制整個基板處理系統的動作。在此例中，設置有4台基板處理裝置127，而如第35圖所示，在第2搬運機器人126的兩側各別配置有2台基板處理裝置127。亦可設置6台、8台或更多的基板處理裝置127。例如，設置6台基板處理裝置127時，在第2搬運機器人126的兩側各別配置3台基板處理裝置127，而設置8台基板處理裝置127時，於第2搬運機器人126的兩側各別配置4台基板處理裝置127。
基板處理系統的動作如下。晶圓係利用第1搬運機器人123從晶圓盒予以取出，而被搬運到粒子計數器124。粒子計數器124計算附著在晶圓表面的粒子(異物)的數目，且將該粒子的數目傳送到動作控制器133。動作控制器133亦可依粒子的數目來變更在基板處理裝置127之處理方法(recipe)。例如，粒子的數目超過預定的基準值時，亦可加長擦洗處理的時間。
晶圓係由第1搬運機器人123從粒子計數器124予以取出，且被載置在第1晶圓台座131上。第2搬運機器人126接收第1晶圓台座131上的晶圓，且將晶圓搬入到4台基板處理裝置127之任一台。
基板處理裝置127依照上述動作順序(scquence)來處理晶圓表面或背面。視需要，亦可利用別的基板處理裝置127對處理過的晶圓進行2次清洗。將處理過的晶圓利用第2搬運機器人126從基板處理裝置127搬運到第2晶圓台座132。並且，利用第1搬運機器人123 將晶圓搬運到晶圓盒，且送回到晶圓盒內之原來的位置。
上述基板處理系統可選擇性地實行下列處理，該等處理包含：序列(serial)處理，係將1片晶圓在複數台基板處理裝置127連續地處理；並列(parallel)處理，係將複數片晶圓在1台基板處理裝置127並行處理；以及序列處理與並列處理之組合，係將複數片晶圓在複數台基板處理裝置127進行處理。
第36圖係表示基板處理系統之其他例子的平面圖。在第36圖所示之基板處理系統中，第2晶圓台座132具有使晶圓倒置之倒置機構134。晶圓係由第1搬運機器人123搬運到第2晶圓台座132，且由第2晶圓台座132的倒置機構134將晶圓予以倒置。被倒置之晶圓係由第2搬運機器人126搬運到基板處理裝置127，且由基板處理裝置127進行處理。將處理過的晶圓再次搬運到第2晶圓台座132，且由倒置機構134將之予以倒置。之後，利用第1搬運機器人將晶圓123送回到晶圓盒。
在第35圖及第36圖所示之基板處理系統中，基板處理裝置127雖排列在相同平面上，惟亦可將複數台基板處理裝置127排列為縱方向。第37圖係表示排列成上下二段的基板處理裝置之側視圖。此基板處理系統具備有第1上段基板處理裝置127A、第1下段基板處理裝置127B、第2上段基板處理裝置127C以及第2下段基板處理裝置127D。第1上段基板處理裝置127A配置在第1下段基板處理裝置127B之上，而第2上段基板處理裝置127C 配置在第2下段基板處理裝置127D之上。第2搬運機器人126係以不僅可移動於水平方向，亦可移動於縱方向之方式所構成，且可在第1基板處理裝置127A,127B、第2基板處理裝置127C,127D以及第2晶圓台座132之間搬運晶圓。
第37圖所示之基板處理系統可提供晶圓種種處理線。例如，如第38圖所示，可將2片晶圓搬運到上段基板處理裝置127A,127C(第1處理線)與下段基板處理裝置127B,127D(第2處理線)而將2片晶圓並列地處理。此外，如第39圖所示，亦可將4片晶圓在4台基板處理裝置127A,127B,127C,127D(第1至第4處理線)進行處理。第37圖乃至第39圖雖顯示排列成上下二段之基板處理裝置，惟亦可將三段以上的基板處理裝置排列成縱方向。
以上針對本發明的實施形態作了說明，而本發明不限定於上述實施形態，在該技術思想之範圍內，當然亦可利用種種不同的形態來實施。

Claims (7)

  1. 一種基板處理裝置，係具備有：擦洗器，係使擦洗構件滑動接觸於基板的第一表面而進行該基板的表面處理；以及靜壓支撐機構，係具有基板支撐面，該基板支撐面係利用流體壓力而以非接觸之方式支撐與前述第一表面為相反側的前述基板的第二表面之一部分；前述擦洗器係構成為：一面使前述擦洗構件繞著該擦洗器之軸心旋轉，一面使該擦洗構件滑動接觸於前述基板的第一表面，由旋轉之前述擦洗構件所形成之擦洗面係與前述基板支撐面為同心狀。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，還具有：把持基板的周緣部的複數個夾頭。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中前述靜壓支撐機構係具有形成於前述基板支撐面的複數個凹部，且供應至前述複數個凹部的流體係充滿前述基板的第二表面與前述基板支撐面之間的間隙，藉此利用流體的壓力支撐前述基板。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之基板處理裝置，其中前述複數個凹部係以等間隔之方式配置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中前述基板支撐面的直徑係小於前述擦洗面的直徑。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中前述基板支撐面的直徑係與前述擦洗面的直徑相等、或大於前述擦洗面的直徑。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中前述基板的第二表面與前述基板支撐面之間的間隙係50μm至500μm。
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