TW202342188A - 基板處理裝置 - Google Patents

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中澤和彦
森岡利仁
蒲裕充
太田喬
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日商斯庫林集團股份有限公司
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Abstract

基板處理裝置中，對基板(9)之下表面(92)與基座部(21)之基座面(210)之間送出氣體，形成朝向徑向外側之氣流(93)，藉由伯努利效應，於基板(9)與基座部(21)之間之空間產生壓力下降。基座面(210)之第2面(212)隨著朝向徑向外側而朝向上方。第3面(213)隨著自第2面(212)之外周緣朝向徑向外側而朝向下方。第4面(214)為與第3面(213)之下端緣連續之圓環狀之面。第4面(214)於較基板(9)之外周緣更靠徑向外側朝徑向外側擴展。藉此，可抑制處理液附著於基板(9)之下表面(92)，且提高基板(9)之保持之穩定性。

Description

基板處理裝置
本發明係關於一種處理基板之基板處理裝置。 [相關申請之參照] 本申請主張2022年3月24日提出申請之日本專利申請第JP2022-047869號之優先權之利益，該申請之所有揭示組入至本申請中。
先前，半導體基板(以下，簡稱為「基板」)之製造步驟中，對基板實施各種處理。例如，使以水平狀態保持於基板保持部之基板旋轉，對旋轉中之基板之表面供給處理液，藉此進行對基板之液體處理。
日本專利特開2009-142818號公報(文獻1)之濕蝕刻裝置中，作為保持基板之基板保持部，使用對位於基板下方之支持體與基板之間供給高壓氣體，利用沿基板之下表面流動之氣體之負壓，將基板吸引至支持體之伯努利吸盤。該氣體於基板之外周部之下方，自形成於支持體上表面之環狀噴嘴供給至基板與支持體間之空間。於該支持體，設置自環狀噴嘴擴展至較基板之外周緣更靠徑向外側且自基板朝下方離開之環狀之氣體排出部。於氣體排出部之下方，設置自上述環狀噴嘴朝徑向外側且下方延伸之環狀之氣體排出流路。
該濕蝕刻裝置中，供給至基板之上表面之蝕刻液自基板之外周緣回繞至下表面側，將基板之下表面之周緣部與支持體之氣體排出部之上表面之間隙填滿。藉此，進行對基板之下表面之周緣部之蝕刻處理。回繞至基板之下表面之蝕刻液經由氣體排出流路排出至徑向外側。又，自環狀噴嘴供給至基板與支持體間之氣體亦經由該氣體排出流路排出至徑向外側。
然而，對基板之液體處理中，亦有與文獻1之蝕刻處理不同，而應防止供給至基板之上表面之處理液回繞至基板之下表面之情形。然而，由如專利文獻1之伯努利吸盤保持基板之情形時，有供給至基板之上表面並自基板之外周緣流下之處理液等被產生於基板與支持體間之負壓吸引，而回繞至基板之下表面之虞。
另一方面，若欲增大供給至基板與支持體之間之氣體之流量，防止處理液回繞至基板下表面，則藉由該氣體將基板向上推，而有伯努利吸盤之基板保持之穩定性降低之虞。
本發明著眼於處理基板之基板處理裝置，其目的在於抑制處理液附著於基板之下表面，且提高基板保持之穩定性。
本發明較佳之一形態之基板處理裝置具備：基板保持部，其將基板以水平狀態保持；基板旋轉機構，其使上述基板保持部以朝向上下方向之中心軸為中心旋轉；及處理液供給部，其對上述基板之上表面供給處理液。上述基板保持部具備：基座部，其具有與上述基板之下表面對向且自上述基板之外周緣向徑向外側延伸之基座面；複數根支持銷，其等於上述基座面上排列於周向上，且自上述基座面朝上方突出，與上述基板之上述下表面之外周部接觸；及氣體供給部，其對上述基板之上述下表面與上述基座部之上述基座面之間送出氣體，形成朝向徑向外側之氣流，藉由伯努利效應於上述基板與上述基座部間之空間產生壓力下降。上述基座面具備：第1面，其係與上述基板之中央部於上下方向對向之水平之圓狀之面；第2面，其係於上述基板之下方自上述第1面之外周緣向徑向外側擴展之圓環狀之面，隨著朝向徑向外側而朝向上方，且供上述複數根支持銷配置；第3面，其係於較上述基板之上述下表面下側，與上述第2面之外周緣連續之圓環狀之面，自上述第2面之上述外周緣向鉛直下方擴展，或隨著朝向徑向外側而朝向下方；及第4面，其係與上述第3面之下端緣連續之圓環狀之面，於較上述基板之上述外周緣更靠徑向外側，向徑向外側擴展。上述氣體供給部具備設置於上述第1面與上述第2面之邊界上或上述第1面，朝向徑向外側送出氣體之周狀之氣體送出口。
根據上述基板處理裝置，可抑制處理液附著於基板下表面，且提高基板保持之穩定性。
較佳為上述第4面於上下方向上與上述第3面之上述下端緣相同之位置擴展，或隨著自上述第3面之上述下端緣朝向徑向外側而朝向下方。
較佳為上述基座面進而具備隨著自上述第4面之外周緣朝向徑向外側而朝向下方之圓環狀之第5面。
較佳為上述第3面係隨著自上述第2面之上述外周緣朝向徑向外側而朝向下方，同時向徑向外側且上方凸出之彎曲面。
較佳為上述第3面於上述基板之下方與上述第2面之上述外周緣連續。
較佳為上述第2面與上述第3面之邊界、與上述基板之上述外周緣間之徑向上之距離為0.5 mm以上且2.0 mm以下。
較佳為上述第2面與上述第3面之邊界、與上述基板之上述下表面間之上下方向上之距離為0.6 mm以上且1.0 mm以下。
較佳為上述第2面為自上述第1面之上述外周緣以規定之傾斜角朝向徑向外側且上方之傾斜面，上述第2面之上述傾斜角為15°以下。
較佳為上述第2面之徑向長度為10 mm以上。
較佳為上述第1面與上述基板之上述下表面間之上下方向上之距離為0.6 mm以上且1.5 mm以下。
上述目的及其他目的、特徵、態樣及優點藉由參照隨附之圖式以下進行之本發明之詳細說明而明確。
圖1係顯示具備本發明之一實施形態之基板處理裝置之基板處理系統10之佈局之圖解俯視圖。基板處理系統10係處理半導體基板9(以下，簡稱為「基板9」)之系統。基板處理系統10具備傳載區塊101、及與傳載區塊101連結之處理區塊102。
傳載區塊101具備載體保持部104、傳載機器人105及IR移動機構106。載體保持部104保持可收容複數塊基板9之複數個載體107。複數個載體107(例如FOUP(Front Opening Unified Pod：前開式晶圓傳送盒))以排列於規定之載體排列方向之狀態保持於載體保持部104。IR移動機構106使傳載機器人105朝載體排列方向移動。傳載機器人105進行將基板9自載體107搬出之搬出動作、及將基板9搬入至保持於載體保持部104之載體107之搬入動作。基板9由傳載機器人105以水平姿勢搬送。
處理區塊102具備處理基板9之複數個(例如4個以上)處理單元108與中心機器人109。複數個處理單元108以俯視時包圍中心機器人109之方式配置。複數個處理單元108中，實施對基板9之各種處理。後述之基板處理裝置為複數個處理單元108中之一者。中心機器人109進行將基板9搬入處理單元108之搬入動作、及將基板9自處理單元108搬出之搬出動作。再者，中心機器人109於複數個處理單元108間搬送基板9。基板9由中心機器人109以水平姿勢搬送。中心機器人109自傳載機器人105接收基板9，且將基板9移交給傳載機器人105。
圖2係顯示基板處理裝置1之構成之側視圖。圖2中，以剖面描繪基板處理裝置1之構成之一部分。基板處理裝置1為將基板9逐塊處理之單片式裝置。基板處理裝置1對基板9供給處理液而進行液體處理。該液體處理中，例如於較搬入至基板處理裝置1前之處理中，進行附著於基板9之異物去除(例如清洗)。該異物例如為對基板9之研削處理中殘留於基板9之表面之殘渣。以下之說明中，將圖2中之上側及下側簡稱為「上側」及「下側」。
基板處理裝置1具備基板保持部2、基板旋轉機構33、杯部4、處理液供給部51、處理部移動機構52及腔室11。基板保持部2、基板旋轉機構33、杯部4及處理液供給部51等收容於腔室11之內部空間。於腔室11之頂蓋部，設置對該內部空間供給氣體，形成朝下方流動之氣流(所謂之降流)之氣流形成部12。作為氣流形成部12，使用例如FFU(Fan Filter Unit：風扇過濾單元)。另，基板處理裝置1中，亦可設置FFU以外之氣流形成部12。
基板保持部2及基板旋轉機構33分別為保持大致圓板狀之基板9並使之旋轉之旋轉夾盤之一部分。基板保持部2自下側保持水平狀態之基板9。基板保持部2為藉由伯努利效應吸附並保持基板9之伯努利吸盤。基板9例如為直徑300 mm之大致圓板狀之基板。
圖3係顯示基板保持部2之俯視圖。圖4係將基板保持部2於圖3中之IV-IV位置切斷之剖視圖。圖4中，以二點鏈線表示保持於基板保持部2之基板9。如圖3及圖4所示，基板保持部2具備基座部21、複數根支持銷22及氣體供給部23。
基座部21係以朝向上下方向之中心軸J1為中心之大致圓板狀之構件。基板9與基座部21隔開而配置於基座部21之上方。基座部21之上側之主面210(以下，亦稱為「基座面210」)於自基板9之下側之主面(以下，亦稱為「下表面92」)朝下方隔開之位置，與基板9之下表面92於上下方向對向。基座部21之直徑大於基板9之直徑，基座面210自基板9之外周緣遍及全周朝徑向外側延伸。
複數根支持銷22於基座部21之基座面210上，於以中心軸J1為中心之周向(以下，簡稱為「周向」)上互相隔開且排列。複數根支持銷22配置於以中心軸J1為中心之同一圓周上。複數根支持銷22例如於周向上以大致等角度間隔配置。圖3所示之例中，複數根支持銷22之數量為30個。複數根支持銷22為自基座面210朝上方突出之突起部。各支持銷22之形狀例如為大致半球狀。複數根支持銷22固定於基座部21，不相對於基座部21相對移動。基板保持部2藉由使複數根支持銷22自下側與基板9之下表面92之外周部接觸，而於基板9之下表面92之中央部以非接觸之狀態將基板9以大致水平狀態保持。
氣體供給部23具備設置於基座部21之基座面210之複數個氣體送出口232。複數個氣體送出口232自基板9之下表面92朝下方離開地配置於俯視時與基板9重疊之位置上。複數個氣體送出口232於自中心軸J1朝徑向外側離開之位置上，於以中心軸J1為中心之同一圓周上，於周向上互相隔開排列。複數個氣體送出口232之數量例如為150個。複數個氣體送出口232於較複數根支持銷22更靠徑向內側，周狀配置於基板9之外周部之下方。
複數個氣體送出口232經由設置於基座部21內部之氣體流路231，連接於省略圖示之氣體供給源。自各氣體送出口232朝徑向外側且上方(即斜上方)送出氣體。沿來自氣體送出口232之氣體送出方向觀察之氣體送出口232之形狀例如為大致圓形。氣體送出口232之該形狀亦可進行各種變更。又，氣體送出口232之配置或個數亦可進行各種變更。
氣體供給部23進而具備設置於基座面210之中央部之中央氣體送出口234。中央氣體送出口234例如為自基板9之下表面92朝上方離開而配置於俯視時與中心軸J1重疊之位置上之1個送出口。中央氣體送出口234經由設置於基座部21內部之氣體流路233，連接於上述氣體供給源。自中央氣體送出口234向大致鉛直上方(即沿中心軸J1)送出氣體。沿來自中央氣體送出口234之氣體送出方向觀察之中央氣體送出口234之形狀例如為大致圓形。中央氣體送出口234之該形狀亦可進行各種變更。又，中央氣體送出口234之配置或個數亦可進行各種變更。
氣體供給部23中，自中央氣體送出口234及複數個氣體送出口232對基板9之下表面92與基座部21之基座面210間之空間(以下，亦稱為「下方空間90」)送出氣體。該氣體例如為氮氣等惰性氣體或空氣等。該氣體例如為高壓氣體或壓縮氣體。自中央氣體送出口234及複數個氣體送出口232送出之氣體於下方空間90朝徑向外側流動。藉此，於下方空間90形成自徑向中央部(以下，亦簡稱為「中央部」)朝向徑向外側之氣流，藉由該氣流之伯努利效應，於下方空間90產生壓力下降。其結果，將基板9吸附於基板保持部2。換言之，下方空間90之氣壓低於基板9之上方之氣壓(即，成為負壓)，基板9被上下之氣壓差按壓至基板保持部2之複數根支持銷22，而固定其位置(即保持)。
於將基板9保持於基板保持部2之狀態下，基座部21、中央氣體送出口234及複數個氣體送出口232自基板9朝下方離開，不與基板9接觸。另，於基板9未吸附至基板保持部2之狀態下，基板9可容易自複數根支持銷22向上方離開，又，亦可以與複數根支持銷22接觸之狀態大致水平移動(即，於複數根支持銷22上朝側方滑動)。
基板保持部2中，於基座部21之基座面210上，設置省略圖示之複數根提升銷及複數根定心銷。複數根提升銷及複數根定心銷位於較複數根支持銷22更靠徑向外側。複數根提升銷於對基板處理裝置1搬入搬出基板9時，於與複數根支持銷22之間進行基板9之交接。複數根定心銷藉由於水平方向按壓載置於複數根支持銷22上而未被吸附之狀態之基板9之外周緣，調節基板9之水平位置。
如圖2所示，基板旋轉機構33配置於基板保持部2之下方。基板旋轉機構33使基板9與基板保持部2一起以中心軸J1為中心旋轉。基板旋轉機構33具備軸331與馬達332。軸331係以中心軸J1為中心之大致圓筒狀之構件。軸331於上下方向延伸，連接於基板保持部2之基座部21之下表面中央部。馬達332係使軸331旋轉之電動旋轉式馬達。藉由馬達332使軸331旋轉，連接於軸331之基座部21一起旋轉。另，基板旋轉機構33亦可具備具有其他構造之馬達(例如中空馬達等)。
杯部4具備以中心軸J1為中心之環狀之杯41。杯41於基板9及基板保持部2之周圍遍及全周而配置，覆蓋基板9及基板保持部2之側方。杯41係接收自旋轉中之基板9向周圍飛散之處理液等液體之受液容器。杯41不論基板保持部2旋轉及靜止，於周向上皆靜止而不旋轉。於杯41之底部，設置將由杯41接收到之處理液等排出至腔室11之外部之排液口(省略圖示)。
杯41藉由省略圖示之升降機構，於上下方向移動。該升降機構例如具備電動線性馬達、氣缸或滾珠螺桿及電動旋轉式馬達。杯部4亦可具備於徑向上積層之複數個杯41。杯部4具備複數個杯41之情形時，複數個杯41可分別獨立於上下方向移動，配合自基板9飛散之處理液之種類，切換複數個杯41，使用於處理液之受液。
處理液供給部51對基板9之上表面91供給處理液(例如清洗液)。處理液供給部51具備向基板9之上表面91噴出處理液之上噴嘴511。上噴嘴511例如為將處理液與氣體混合而將該處理液向基板9之上表面91噴霧之二流體噴嘴。處理液供給部51中，處理液因與氣體之高速流動碰撞而被粉碎，以微粒化之狀態高速噴吹至基板9之上表面91。藉此，對基板9之上表面91進行物理清洗，將附著於基板9之上表面91之異物去除。該處理液例如為DIW或CO 2水。該氣體例如為氮氣等惰性氣體或空氣等。該氣體例如為高壓氣體或壓縮氣體。
處理部移動機構52為使處理液供給部51之上噴嘴511於基板9之上方之空間大致水平擺動之擺動機構。處理部移動機構52具備臂521與臂旋轉機構522。臂521為大致水平延伸之棒狀構件。於臂521之一端部固定上噴嘴511，另一端部連接於位於杯部4之徑向外側之臂旋轉機構522。臂旋轉機構522使臂521以於上下方向延伸之旋轉軸為中心，於大致水平方向旋轉。
處理部移動機構52使對旋轉中之基板9噴出處理液之上噴嘴511於與基板9之上表面91之中央部於上下方向對向之第1位置、與位於較該第1位置更靠徑向外側之第2位置間往復移動。該第2位置較佳為與基板9之上表面91之外周部於上下方向對向。藉此，遍及基板9之上表面91之大致全面進行上述物理清洗處理。當清洗處理結束時，處理部移動機構52將處理液供給部51之上噴嘴511自基板9上方之空間移動至較基板9之外周緣更靠徑向外側之退避位置。處理部移動機構52之臂旋轉機構522例如具備電動旋轉式馬達。處理部移動機構52亦可具有其他構造。
如圖4所例示，基座部21之基座面210自中心軸J1朝向徑向外側大致水平擴展，於基板9之外周部之下方，成為朝徑向外側且上方擴展之傾斜面。基座面210於較複數根支持銷22更靠徑向外側朝向下方，成為俯視時自較基板9之外周緣更靠徑向外側之位置大致水平擴展之水平面。基座面210自該水平面之徑向外端向徑向外側且下方擴展。
如圖3及圖4所示，基座面210具備第1面211、第2面212、第3面213、第4面214及第5面215。第1面211、第2面212、第3面213、第4面214及第5面215自中心軸J1朝徑向外側依序連續。第1面211係以中心軸J1為中心，大致水平(即相對於中心軸J1大致垂直)擴展之大致圓狀之面。第1面211與基板9之中央部於上下方向對向。
第2面212為於基板9之下方，自第1面211之大致圓周狀之外周緣向徑向外側擴展之大致圓環狀之面。第1面211之外周緣(即第1面211與第2面212之邊界)於俯視時與基板9重疊。以下之說明中，「基板9之下方」意指俯視時與基板9重疊，且於上下方向上較基板9之下表面92更下側之位置。第2面212為隨著自第1面211之外周緣朝向徑向外側而朝向上方之傾斜面。圖4所示之例中，第2面212整體於上下方向上位於較基板9之下表面92更下側。第2面212之縱剖面為大致直線狀，第2面212相對於水平方向之傾斜角(銳角)大致固定。換言之，第2面212為隨著自第1面211之外周緣以規定之傾斜角朝向徑向外側而朝向上方之平坦之傾斜面。另，第2面212例如亦可為朝徑向內側且上方凸出之彎曲面。
於第2面212上配置上述複數根支持銷22。複數根支持銷22位於較第2面212之大致圓周狀之外周緣(即第2面212之上端緣)更靠徑向內側，自第2面212向上方突出。又，上述複數個氣體送出口232設置於第2面212與第1面211之邊界上，或者於較該邊界更靠徑向內側設置於第1面211上。
第3面213為於上下方向上較基板9之下表面92更下側，與第2面212之外周緣連續之大致圓環狀之面。圖4所示之例中，第2面212之外周緣(即第2面212與第3面213之邊界)於俯視時與基板9重疊。換言之，第3面213於基板9之下方與第2面212之外周緣連續。第3面213為隨著自第2面212之外周緣朝向徑向外側而朝向下方之傾斜面。第3面213例如為朝徑向外側且上方凸出之彎曲面。即，第3面213相對於水平方向之傾斜角(銳角)隨著朝向徑向外側而變大。第3面213例如係以中心軸J1為中心之大致圓環狀之外側面之一部分。
另，第3面213可為該傾斜角大致固定之平坦之傾斜面，亦可為朝徑向內側且下方凸出之彎曲面。又，第3面213亦可為自第2面212之外周緣向大致鉛直下方擴展之面。該情形時，第3面213係以中心軸J1為中心之大致圓筒狀之面。
第4面214為自第3面213之大致圓周狀之下端緣向徑向外側擴展之大致圓環狀之面。圖4所示之例中，第4面214自第3面213之下端緣大致水平擴展。換言之，第4面214為於上下方向上與第3面213之下端緣大致相同之位置，大致垂直於中心軸J1而擴展之水平面。第3面213之下端緣(即第3面213與第4面214之邊界)位於較基板9之外周緣更靠徑向外側。因此，第4面214整體位於較基板9之外周緣更靠徑向外側。另，第3面213為自第2面212之外周緣朝向徑向外側且下方之傾斜面之情形時，第3面213與第4面214之邊界亦為第3面213之外周緣。
基座面210中，第4面214亦可為隨著自第3面213之下端緣朝向徑向外側而朝向下方之傾斜面。又，第3面213與第4面214之邊界亦可位於與基板9之外周緣於徑向大致相同之位置。該情形時，第4面214之內周緣於俯視時與基板9之外周緣重疊，第4面214之內周緣以外之部位位於較基板9之外周緣更靠徑向外側，俯視時不與基板9重疊。基座面210中，第3面213與第4面214之邊界亦可位於較基板9之外周緣更靠徑向內側。該情形時，第4面214之內周部於俯視時與基板9之外周部重疊，第4面214之內周部以外之部位位於較基板9之外周緣更靠徑向外側，俯視時不與基板9重疊。
第5面215為自第4面214之大致圓周狀之外周緣向徑向外側擴展之大致圓環狀之面。第4面214之外周緣(即第4面214與第5面215之邊界)位於較基板9之外周緣更靠徑向外側。第5面215為隨著自第4面214之外周緣朝向徑向外側而朝向下方之傾斜面。圖4所示之例中，第5面215之縱剖面為大致直線狀，第5面215相對於水平方向之傾斜角(銳角)大致固定。另，第5面215例如亦可為朝徑向外側且上方凸出之彎曲面。
圖5係將基座部21之外周部附近放大顯示之圖。由於圖5係未配置支持銷22之位置處之基座部21之縱剖視圖，故圖5中，以二點鏈線描繪支持銷22。基板處理裝置1中，如上所述，藉由自中央氣體送出口234(參照圖4)及複數個氣體送出口232送出之氣體，於下方空間90形成自徑向中央部朝向徑向外側之氣流。且，藉由該氣流之伯努利效應，於下方空間90產生壓力下降，將基板9吸附於基板保持部2。圖5中，以標註符號93之箭頭概念性表示該氣流。基板處理裝置1中，基板9藉由基板旋轉機構33(參照圖2)而旋轉，藉此氣流93藉由離心力而增速。換言之，於基板9旋轉之狀態下，下方空間90中朝向徑向外方之氣體之流速增大。本實施形態中，基板9之轉速例如為200 rpm～1500 rpm。自中央氣體送出口234及複數個氣體送出口232供給至下方空間90之氣體之流量例如為270 L/分～300L/分。
又，基板處理裝置1中，基板9之上表面91上之氣體藉由基板9之旋轉之離心力而朝徑向外側移動。藉此，於基板9之上表面91上，形成自徑向中央部朝徑向外側之氣流。圖5中，以標註符號94之箭頭概念性表示該氣流。沿基板9之上表面91朝向徑向外側之氣流94於較基板9之外周緣更靠徑向外側，藉由與基座面210間產生之科恩達效應，以沿基座面210之方式向徑向外側且下方流動。藉此，朝向下方之力作用於基板9之外周緣附近之部位，將基板9之外周部按壓於複數根支持銷22。其結果，基板保持部2對基板9之保持之穩定性提高。換言之，基板處理裝置1中，藉由氣流93之伯努利效應、及氣流94之科恩達效應，由基板保持部2牢固地保持基板9。
基板處理裝置1中，供給至基板9之上表面91上之處理液如上所述，藉由基板9之旋轉之離心力朝徑向外側移動，自基板9之外周緣飛散至徑向外側。藉由上述伯努利效應之負壓，對基板9之外周緣附近之處理液作用回繞至基板9之下表面92之方向之力。另一方面，藉由利用上述科恩達效應自基板9之外周緣沿基座面210流動之氣流94，亦對基板9之外周緣附近之處理液作用自基板9之外周緣朝向徑向外側且下方之力。藉此，抑制基板9之上表面91上之處理液回繞並附著於基板9之下表面92。
基板保持部2中，如上所述，基座部21之第2面212設為於基板9之外周部之下方，隨著朝向徑向外側而朝向上方之傾斜面。藉此，於基板9之外周部之下方，逐漸減少下方空間90之上下方向之高度(以下，亦簡稱為「高度」)，增大氣流93之速度。其結果，可增大伯努利效應之基板9之吸附力(即，藉由伯努利效應，將基板9按壓於複數根支持銷22之力)。又，由於可相對較大地確保第1面211與基板9之下表面92間之上下方向之距離，故可抑制藉由自中央氣體送出口234(參照圖4)及複數個氣體送出口232送出之氣體將基板9向上方推起。
基板保持部2中，藉由設置自第2面212之外周緣向下方擴展之第3面213，可藉由科恩達效應增大將基板9按壓於複數根支持銷22之力。其結果，可提高基板9之保持之穩定性。又，由於可藉由該科恩達效應之氣流94，將基板9之上表面91上之處理液自外周緣引導至下方，故可抑制該處理液回繞至下表面92(即自基板9之外周緣朝徑向內側移動)。
基板保持部2中，藉由設置自第3面213之外周緣朝徑向外側擴展之第4面214，藉由科恩達效應將自基板9之外周緣朝向下方之氣流94引導至徑向外側。藉此，可進而抑制基板9之上表面91上之處理液回繞並附著於基板9之下表面92。又，第4面214不擴展至較第3面213之下端緣更上側，藉此適當形成自基板9之外周緣朝向徑向外側且下方之氣流94。藉此，可進而提高基板9之保持之穩定性。另，基於提高基板9之保持之穩定性之觀點而言，較佳為不於第4面214上設置向上方突出之圓環狀之構造等。
基板保持部2中，藉由進而設置隨著自第4面214之外周緣朝向徑向外側而朝向下方之第5面215，而將朝向徑向外側之氣流93沿第4面214引導至斜下方。藉此，可抑制該氣流93與自基板9之外周緣朝向徑向外側且下方之氣流94碰撞(即合流)而產生紊流。其結果，藉由科恩達效應適當實現向下方按壓基板9之外周部，可進而提高基板9之保持之穩定性。
如圖6所示，基板保持部2中，將位於基板9之下方之第2面212與第3面213之邊界(即第3面213之內周緣)與基板9之外周緣間之徑向上之距離設為L1時，距離L1較佳為0.5 mm以上且2.0 mm以下。藉由上述距離L1為0.5 mm以上，可抑制於第2面212與第3面213之邊界朝徑向外側通過之氣流93(參照圖5)自基板9之外周緣朝向徑向外側且上方。藉此，可抑制氣流93與科恩達效應之氣流94(參照圖5)於基板9之外周緣附近碰撞，產生紊流。其結果，藉由科恩達效應適當實現朝下方按壓基板9之外周部，可進而提高基板9之保持之穩定性。另一方面，藉由將距離L1設為2.0 mm以下，可使科恩達效應之吸附力適當作用於基板9之外周緣附近。其結果，可進而提高基板9之保持之穩定性。
基板保持部2中，第2面212與第3面213之邊界、與基板9之下表面92間之上下方向之距離L2較佳為0.6 mm以上且1.0 mm以下。藉由上述距離L2為0.6 mm以上，可抑制於第2面212與第3面213之邊界朝徑向外側通過之氣流93之速度過大。藉此，可抑制氣流93與科恩達效應之氣流94於基板9之外周緣附近碰撞而產生紊流。其結果，藉由科恩達效應適當實現向下方按壓基板9之外周部，可進而提高基板9之保持之穩定性。另一方面，藉由距離L2為1.0 mm以下，可抑制基板9之外周部之下方之氣流93之速度降低，抑制伯努利效應對基板9之吸附力過小。又，可適當抑制基板9之外周緣附近之處理液因伯努利效應之負壓而回繞至基板9之下表面92。其結果，可進而抑制處理液附著於基板9之下表面92。
基板保持部2中，第2面212之上述傾斜角θ較佳為15°以下。藉此，可抑制複數根支持銷22附近之下方空間90過度之壓力上升。其結果，可抑制伯努利效應對基板9之吸附因上述過度之壓力上升而受阻礙，進而提高基板9之保持之穩定性。另，第2面212為朝向徑向內側且上方凸出之彎曲面之情形時，上述傾斜角θ為通過中心軸J1之基板保持部2之縱剖面上，連結第2面212之內周緣與外周緣之假想直線與於水平方向延伸之直線所成之角度(銳角)。第2面212之傾斜角θ之下限雖未特別限定，但實際上傾斜角θ為10°以上。
基板保持部2中，第2面212之徑向之長度L3(即，第2面212之內周緣與外周緣間之徑向上之最短距離)較佳為10 mm以上。藉此，不會使第2面212之傾斜角θ過大，可於基板9之外周部之下方增大氣流93之速度。其結果，可適當增大伯努利效應對基板9之吸附力，進而提高基板9之保持之穩定性。第2面212之徑向之長度L3之上限雖未特別限定，但實際上長度L3為20 mm以下。
基板保持部2中，第1面211與基板9之下表面92間之上下方向之距離L4較佳為0.6 mm以上且1.5 mm以下。藉由距離L4為0.6 mm以上，可抑制藉由自中央氣體送出口234(參照圖4)及複數個氣體送出口232送出之氣體將基板9向上方推起。又，藉由距離L4為1.5 mm以下，可抑制基板9之下方之氣流93之速度降低，抑制伯努利效應對基板9之吸附力過小。其結果，可進而提高基板9之保持之穩定性。
基板保持部2中，第3面213之上下方向之高度(即，第3面213之上端緣與下端緣間之上下方向之距離)L5較佳為1 mm以上。藉此，可強化科恩達效應，進而提高基板9之保持之穩定性。第3面213之高度L5之上限雖未特別限定，但實際上高度L5為10 mm以下。
如上所說明，處理基板9之基板處理裝置1具備基板保持部2、基板旋轉機構33及處理液供給部51。基板保持部2將基板9以水平狀態保持。基板旋轉機構33使基板保持部2以朝向上下方向之中心軸J1為中心旋轉。處理液供給部51對基板9之上表面91供給處理液。基板保持部2具備基座部21、複數根支持銷22及氣體供給部23。基座部21與基板9之下表面92對向。基座部21具有自基板9之外周緣朝徑向外側延伸之基座面210。複數根支持銷22於基座面210上排列於周向。複數根支持銷22自基座面210朝上方突出，與基板9之下表面92之外周部接觸。氣體供給部23對基板9之下表面92與基座部21之基座面210之間送出氣體，形成朝向徑向外側之氣流93，藉由伯努利效應於基板9與基座部21之間之空間(即下方空間90)產生壓力下降。
基座面210具備第1面211、第2面212、第3面213及第4面214。第1面211係與基板9之中央部於上下方向對向之水平之圓狀之面。第2面212係於基板9之下方自第1面211之外周緣朝徑向外側擴展之圓環狀之面。第2面212隨著朝向徑向外側而朝向上方。於第2面212配置上述複數根支持銷22。第3面213係於較基板9之下表面92更下側與第2面212之外周緣連續之圓環狀之面。第3面213自第2面212之外周緣向鉛直下方擴展。或者，第3面213隨著自第2面212之外周緣朝向徑向外側而朝向下方。第4面214係與第3面213之下端緣連續之圓環狀之面。第4面214於較基板9之外周緣更靠徑向外側，朝徑向外側擴展。氣體供給部23具備設置於第1面211與第2面212之邊界上或第1面211且朝徑向外側送出氣體之周狀之氣體送出口232。
該基板處理裝置1中，如上所述，藉由氣流93之伯努利效應及科恩達效應之氣流94，可抑制處理液附著於基板9之下表面92，且提高基板9之保持之穩定性。
基板處理裝置1中，較佳為第4面214於上下方向上與第3面213之下端緣相同之位置擴展，或者隨著自第3面213之下端緣朝向徑向外側而朝向下方。藉此，如上所述，藉由科恩達效應，將自基板9之外周緣朝向下方之氣流94適當引導至徑向外側。其結果，可進而抑制處理液附著於基板9之下表面92，且可進而提高基板9之保持之穩定性。
基板處理裝置1中，較佳為基座面210進而具備隨著自第4面214之外周緣朝向徑向外側而朝向下方之圓環狀之第5面215。藉此，如上所述，可強化科恩達效應，進而提高基板9之保持之穩定性。
如上所述，第3面213較佳為隨著自第2面212之外周緣朝向徑向外側而朝向下方，同時朝徑向外側且上方凸出之彎曲面。藉此，可強化科恩達效應，進而提高基板9之保持之穩定性。
圖7A至圖7C係藉由CFD(Computational Fluid Dynamics：計算流體動力學)模擬求得變更第3面213之形狀時之氣體之流動之圖。圖7A至圖7C中，顯示基板9之外周部附近之氣體之流動。該CFD模擬藉由Ansys公司製之Ansys Fluent，將基板9之旋轉速度設為1500 rpm，將自氣體供給部23(參照圖4)向下方空間90之氣體供給量設為300 L/分鐘而進行。另，圖7A至圖7C中，第2面212之形狀與上述例略微不同，但CFD模擬結果之傾向無大的差別。
圖7A中，第3面213係自第2面212之外周緣朝徑向外側且下方擴展，同時朝徑向外側且上方凸出之彎曲面。第3面213相對於水平方向之傾斜角(即，通過中心軸J1之基板保持部2之縱剖面中，連結第3面213之內周緣與外周緣之假想性直線、與於水平方向延伸之直線所成之角度(銳角))約為50°。圖7B中，第3面213係自第2面212之外周緣朝徑向外側且下方擴展之平坦之傾斜面。第3面213相對於水平方向之傾斜角約為45°。基於適當產生上述科恩達效應之觀點而言，圖7A及圖7B所示之第3面213之該傾斜角較佳為30°以上。圖7C中，第3面213係自第2面212之外周緣朝鉛直下方擴展之圓筒面。
如圖7A至圖7C所示，可知第3面213為上述彎曲面之情形時(與圖7A對應)，於基板9之外周緣附近(即基板9之外周緣之徑向外側)，自基板9之上方朝向徑向外側之氣體之流動朝向下方凹陷得最大，上述科恩達效應最大。第3面213為上述彎曲面時，作用於基板9之保持力(即吸附力)較第3面213為上述傾斜面或上述圓筒面時(與圖7B或圖7C對應)之該保持力大出約1%～2%。
基板處理裝置1中，較佳為第3面213於基板9之下方與第2面212之外周緣連續。藉此，可抑制於第2面212與第3面213之邊界朝向徑向外側通過之氣流93(參照圖5)、與藉由科恩達效應自基板9之外周緣朝向徑向外側且下方之氣流94(參照圖5)於基板9之外周緣附近碰撞而產生紊流。因此，藉由科恩達效應適當實現向下方按壓基板9之外周部，可進而提高基板9之保持之穩定性。
圖8A至圖8C係藉由CFD模擬求得變更第2面212與第3面213之邊界、與基板9之外周緣之位置關係時之氣體之流動之圖。圖8A至圖8C中，顯示基板9之外周部附近之氣體流動之該CFD模擬藉由Ansys公司製之Ansys Fluent，將基板9之旋轉速度設為1000 rpm，將自氣體供給部23向下方空間90之氣體供給量設為300 L/分鐘而進行。另，圖8A至圖8C中，第2面212及第3面213之形狀與上述例略微不同，但CFD模擬結果之傾向無大的差異。
圖8A中，第2面212與第3面213之邊界位於基板9之下方，上述距離L1(即，第2面212與第3面213之邊界、與基板9之外周緣間之徑向上之距離)為0.5 mm。圖8B中，第2面212與第3面213之邊界位於基板9之下方，距離L1為3.5 mm。圖8C中，第2面212與第3面213之邊界不位於基板9之下方，而位於較基板9之外周緣更靠徑向外側。第2面212與第3面213之邊界位於較圖8A所示之位置更靠徑向外側3.0 mm處。
如圖8C所示，第2面212與第3面213之邊界不位於基板9之下方之情形時，於基板9之外周緣附近(即基板9之外周緣之徑向外側)，自基板9之上方朝向徑向外側之氣體之流動、與自基板9之下方朝向徑向外側之氣體之流動碰撞而產生紊流。另一方面，如圖8A及圖8B所示，第2面212與第3面213之邊界位於基板9之下方之情形時，於基板9之外周緣附近，抑制自基板9之上方朝向徑向外側之氣體之流動、與自基板9之下方朝向徑向外側之氣體之流動碰撞。其結果，藉由科恩達效應適當實現向下方按壓基板9之外周部，而提高基板9之保持之穩定性。第2面212與第3面213之邊界位於基板9之下方時作用於基板9之保持力(即吸附力)較該邊界不位於基板9之下方時之該保持力大出約7%～8%。
又，如圖8A及圖8B所示，上述距離L1為0.5 mm以上且2.0 mm以下之情形(與圖8A對應)與該距離L1大於2.0 mm之情形(與圖8B對應)相比，自基板9之上方朝向徑向外側之氣體之流動於基板9之外周緣附近朝下方大幅凹陷。因此，可知距離L1為0.5 mm以上且2.0 mm以下之情形時，上述科恩達效應變大，基板9之保持之穩定性提高。
上述之基板處理裝置1中，可進行各種變更。
例如，支持銷22之數量及形狀並非限定於上述例，可進行各種變更。又，氣體送出口232之數量、形狀及配置並非限定於上述例，可進行各種變更。例如，亦可將以中心軸J1為中心之大致圓環狀之1個氣體送出口取代複數個氣體送出口232而設置於基座面210上。
基板保持部2中，基座面210之形狀或尺寸不限定於上述例，可進行各種變更。例如，第1面211與基板9之下表面92間之上下方向之距離L4可未達0.6 mm，亦可大於1.5 mm。又，第2面212與第3面213之邊界與基板9之下表面92間之上下方向之距離L2可未達0.6 mm，亦可大於1.0 mm。第2面212與第3面213之邊界與基板9之外周緣間之徑向上之距離L1可未達0.5 mm，亦可大於2.0 mm。
基板保持部2中，第2面212之徑向之長度L3亦可未達10 mm。又，第2面212之傾斜角θ亦可大於15°。第2面212無須遍及自內周緣部至外周緣之全域傾斜，例如第2面212之外周緣附近之部位亦可為與中心軸J1大致垂直之水平面。該情形時，亦可於該水平面上配置複數根支持銷22。
基板保持部2中，第3面213亦可於較基板9之外周緣更靠徑向外側與第2面212之外周緣連續。
基板保持部2中，第4面214亦可隨著自第3面213之下端緣朝向徑向外側而向上方擴展。又，基座面210亦可不包含第5面215。
上述例中，以由基板處理裝置1處理之基板9之上下方向之厚度遍及大致全面大致均一進行說明，但不限定此。例如，基板9亦可為外周部之厚度厚於較該外周部更內側之區域(以下亦稱為「主部」)之基板。該基板9之上表面91例如主部朝較外周部凹陷至更下方。該基板9例如藉由對具有大致均一厚度之基板，將相當於主部之部位進行研削處理(即研磨(grind)處理)而形成。
基板處理裝置1除半導體基板以外，亦可使用於液晶顯示裝置或有機EL(Electro Luminescence：電致發光)顯示裝置等平面顯示裝置(Flat Panel Display：平板顯示器)用之玻璃基板、或用於其他顯示裝置之玻璃基板之處理。又，上述基板處理裝置1亦可使用於光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板、光罩用基板、陶瓷基板及太陽能電池用基板等之處理。
上述實施形態及各變化例之各構成只要互不矛盾，即可適當組合。
雖已詳細描述發明而進行說明，但已述之說明為例示性而非限定者。因此，可謂只要不脫離本發明之範圍，即可實現多種變化或形態。
1:基板處理裝置 2:基板保持部 4:杯部 5:處理液供給部 9:基板 10:基板處理系統 11:腔室 12:氣流形成部 21:基座部 22:支持銷 23:氣體供給部 33:基板旋轉機構 41:杯 51:處理液供給部 52:處理部移動機構 90:下方空間 91:(基板之)上表面 92:(基板之)下表面 93:氣流 94:氣流 101:傳載區塊 102:處理區塊 104:載體保持部 105:傳載機器人 106:IR移動機構 107:載體 108:處理單元 109:中心機器人 210:基座面 211:第1面 212:第2面 213:第3面 214:第4面 215:第5面 231:氣體流路 232:氣體送出口 233:氣體流路 234:中央氣體送出口 331:軸 332:馬達 511:上噴嘴 521:臂 522:臂旋轉機構 J1:中心軸 L1:距離 L2:距離 L3:長度 L4:距離 L5:高度 θ:傾斜角
圖1係顯示一實施形態之基板處理系統之俯視圖。 圖2係顯示基板處理裝置之構成之側視圖。 圖3係顯示基板保持部之俯視圖。 圖4係顯示基板保持部之一部分之剖視圖。 圖5係顯示基板保持部之外周部之剖視圖。 圖6係顯示基板保持部之外周部之剖視圖。 圖7A係顯示基板之外周部附近之氣體之流動之圖。 圖7B係顯示基板之外周部附近之氣體之流動之圖。 圖7C係顯示基板之外周部附近之氣體之流動之圖。 圖8A係顯示基板之外周部附近之氣體之流動之圖。 圖8B係顯示基板之外周部附近之氣體之流動之圖。 圖8C係顯示基板之外周部附近之氣體之流動之圖。
2:基板保持部
9:基板
21:基座部
22:支持銷
90:下方空間
91:(基板之)上表面
92:(基板之)下表面
93:氣流
94:氣流
210:基座面
211:第1面
212:第2面
213:第3面
214:第4面
215:第5面
232:氣體送出口

Claims (10)

  1. 一種處理基板之基板處理裝置，其具備： 基板保持部，其將基板以水平狀態保持； 基板旋轉機構，其使上述基板保持部以朝向上下方向之中心軸為中心旋轉；及 處理液供給部，其對上述基板之上表面供給處理液；且 上述基板保持部具備： 基座部，其具有與上述基板之下表面對向且自上述基板之外周緣朝徑向外側延伸之基座面； 複數根支持銷，其等於上述基座面上排列於周向上，且自上述基座面朝上方突出，與上述基板之上述下表面之外周部接觸；及 氣體供給部，其對上述基板之上述下表面與上述基座部之上述基座面之間送出氣體，形成朝向徑向外側之氣流，藉由伯努利效應於上述基板與上述基座部間之空間產生壓力下降； 上述基座面具備： 第1面，其係與上述基板之中央部於上下方向對向之水平之圓狀之面； 第2面，其係於上述基板之下方自上述第1面之外周緣朝徑向外側擴展之圓環狀之面，隨著朝向徑向外側而朝向上方，且供上述複數根支持銷配置； 第3面，其係於較上述基板之上述下表面更下側與上述第2面之外周緣連續之圓環狀之面，自上述第2面之上述外周緣向鉛直下方擴展，或隨著朝向徑向外側而朝向下方；及 第4面，其係與上述第3面之下端緣連續之圓環狀之面，於較上述基板之上述外周緣更靠徑向外側，朝徑向外側擴展； 上述氣體供給部具備設置於上述第1面與上述第2面之邊界上或上述第1面，朝向徑向外側送出氣體之周狀之氣體送出口。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中 上述第4面於上下方向上與上述第3面之上述下端緣相同之位置擴展，或隨著自上述第3面之上述下端緣朝向徑向外側而朝向下方。
  3. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中 上述基座面進而具備隨著自上述第4面之外周緣朝向徑向外側而朝向下方之圓環狀之第5面。
  4. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中 上述第3面為隨著自上述第2面之上述外周緣朝向徑向外側而朝向下方，同時朝向徑向外側且上方凸出之彎曲面。
  5. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中 上述第3面於上述基板之下方與上述第2面之上述外周緣連續。
  6. 如請求項5之基板處理裝置，其中 上述第2面與上述第3面之邊界、與上述基板之上述外周緣之間之徑向上之距離為0.5 mm以上且2.0 mm以下。
  7. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中 上述第2面與上述第3面之邊界、與上述基板之上述下表面之間之上下方向上之距離為0.6 mm以上且1.0 mm以下。
  8. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中 上述第2面為自上述第1面之上述外周緣以規定之傾斜角朝向徑向外側且上方之傾斜面， 上述第2面之上述傾斜角為15°以下。
  9. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中 上述第2面之徑向長度為10 mm以上。
  10. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中 上述第1面與上述基板之上述下表面之間之上下方向上之距離為0.6 mm以上且1.5 mm以下。
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