(57)【要約】【課題】基板の周囲に処理液を飛散させることなく、基板の表面に処理液による処理を施すことができる、基板処理装置を提供する。【解決手段】この基板処理装置１は、ウエハＷを非接触状態で保持するためのプッシュプルチャック２と、ウエハＷの処理に用いる処理液を貯留するための処理液貯留容器３とを備えている。ウエハＷを保持したプッシュプルチャック２を下降させて、処理液が貯留された処理液貯留容器３に近接させ、ウエハＷの表面を処理液貯留容器３に貯留されている処理液に接液させることにより、ウエハＷの周囲に処理液を飛び散らせることなく、ウエハＷの表面に対する処理液による処理を達成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の裏面を非接触状態で吸着して保持する基板保持手段と、
処理液を貯留可能な処理液貯留容器と、
前記基板保持手段と前記処理液貯留容器とを相対的に昇降させて、前記処理液貯留容器に貯留された処理液に対して、前記基板保持手段に保持された基板の表面を接触／離間させるための昇降手段とを含むことを特徴とする、基板処理装置。
【請求項２】
前記処理液貯留容器に貯留された処理液を撹拌するための撹拌手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記撹拌手段は、前記処理液貯留容器を回転させる容器回転手段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。
【請求項４】
前記撹拌手段は、前記処理液貯留容器内に配置され、前記処理液貯留容器に貯留された処理液中で回転する液中回転手段を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記基板保持手段に保持された基板を回転させる基板回転手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記基板保持手段は、
前記基板の裏面に間隔を隔てて対向配置され、当該裏面と対向する面に複数の吐出口および吸引口が形成されたプレートと、
前記吐出口に処理液を供給するための処理液供給手段と、
前記吸引口内を吸引するための吸引手段とを含むことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記基板保持手段は、
前記基板の裏面に間隔を隔てて対向配置され、当該裏面と対向する面に複数の吐出口および吸引口が形成されたプレートと、
前記吐出口に気体を供給するための気体供給手段と、
前記吸引口内を吸引するための吸引手段とを含むことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種基板に対して処理液を用いた処理を施すための基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用ガラス基板、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。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板の表面に処理液を供給して、その基板の表面を処理液で洗浄する処理などが行われる。
たとえば、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の洗浄処理を実施する装置は、処理室内に、基板をほぼ水平に保持しつつ、その基板を回転させるスピンチャックと、このスピンチャックによって回転される基板の表面に処理液を供給するためのノズルとを備えている。処理時には、スピンチャックによって基板が回転されつつ、その基板の表面の回転中心付近にノズルから処理液が供給される。基板の表面上に供給された処理液は、基板の回転による遠心力を受けて、基板の表面上を周縁に向けて流れる。これによって、基板の表面の全域に処理液が行き渡り、基板の表面に対する処理液による洗浄処理が達成される。
【特許文献１】特開２００４−７９７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、基板の表面上を流れる処理液が基板の周縁から側方に飛び散るため、処理室内が処理液のミストを含む雰囲気となり、処理室内の各部に処理液が付着してしまう。各部に付着した処理液が乾燥して結晶化すると、その結晶がパーティクルとなって基板の汚染を招くおそれがある。
この発明の目的は、基板の周囲に処理液を飛散させることなく、基板の表面に処理液による処理を施すことができる、基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板（Ｗ）の裏面を非接触状態で吸着して保持する基板保持手段（２）と、処理液を貯留可能な処理液貯留容器（３；３１）と、前記基板保持手段と前記処理液貯留容器とを相対的に昇降させて、前記処理液貯留容器に貯留された処理液に対して、前記基板保持手段に保持された基板の表面を接触／離間させるための昇降手段（７）とを含むことを特徴とする、基板処理装置（１）である。
【０００５】
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、基板を保持した基板保持手段と処理液が貯留された処理液貯留容器とを相対的に昇降させて、基板の表面を処理液貯留容器に貯留されている処理液に接液させることにより、基板の周囲に処理液を飛び散らせることなく、基板の表面に対する処理液の供給を達成することができる。そのため、基板を回転させつつ、その基板の表面に処理液を供給する構成とは異なり、基板の周囲に処理液を飛散させることなく、基板の表面に処理液による処理を施すことができる。
【０００６】
また、基板が基板保持手段に非接触状態で吸着して保持されるので、真空吸着型のスピンチャックにより基板の裏面を真空吸着する構成とは異なり、基板に接触跡（吸着跡）を生じるおそれがない。
請求項２に記載の発明は、前記処理液貯留容器に貯留された処理液を撹拌するための撹拌手段（９；３２）をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置である。
【０００７】
この構成によれば、処理液貯留容器に貯留されている処理液に基板の表面を接液させつつ、その処理液を攪拌することにより、基板の表面に対して処理液が滞留するのを防止することができる。そのため、基板の表面における処理の均一性の向上を図ることができる。
請求項３に記載の発明は、前記撹拌手段は、前記処理液貯留容器を回転させる容器回転手段（９）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である。
【０００８】
この構成によれば、処理液貯留容器を回転させることにより、処理液貯留容器に貯留されている処理液に遠心力を作用させることができ、その遠心力によって、処理液を攪拌することができる。
請求項４に記載の発明は、前記撹拌手段は、前記処理液貯留容器内に配置され、前記処理液貯留容器に貯留された処理液中で回転する液中回転手段（３２）を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の基板処理装置である。
【０００９】
この構成によれば、液中回転手段を回転させることにより、処理液貯留容器に貯留されている処理液を攪拌することができる。
請求項５に記載の発明は、前記基板保持手段に保持された基板を回転させる基板回転手段（４１）をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１０】
この構成によれば、基板の表面を処理液貯留容器に貯留された処理液に接液させつつ、基板を回転させることにより、基板の表面に対して処理液が滞留するのを防止することができる。そのため、基板の表面における処理の均一性の向上を図ることができる。
請求項６に記載の発明は、前記基板保持手段は、前記基板の裏面に間隔を隔てて対向配置され、当該裏面と対向する面に複数の吐出口（１１）および吸引口（１２）が形成されたプレート（５）と、前記吐出口に処理液を供給するための処理液供給手段（１３，１５，１６）と、前記吸引口内を吸引するための吸引手段（１４，１８，１９）とを含むことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１１】
この構成によれば、基板の裏面にプレートを対向配置させて、そのプレートに形成された吐出口から処理液を吐出させつつ、そのプレートに形成された吸引口から処理液を吸引することにより、プレート上に処理液の膜を形成することができ、この膜によって、基板の裏面をプレートに非接触状態で吸着保持させることができる。このとき、基板の裏面に処理液が接液した状態となり、その基板の裏面に対する処理液による処理を達成することができる。したがって、基板の裏面を非接触状態で保持することができながら、その基板の裏面に処理液による処理を施すことができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記基板保持手段は、前記基板の裏面に間隔を隔てて対向配置され、当該裏面と対向する面に複数の吐出口（１１）および吸引口（１２）が形成されたプレートと、前記吐出口に気体を供給するための気体供給手段（１３，１５，１６）と、前記吸引口内を吸引するための吸引手段（１４，１８，１９）とを含むことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００１３】
この構成によれば、基板の裏面にプレートを対向配置させて、そのプレートに形成された吐出口から気体を吐出させつつ、そのプレートに形成された吸引口から気体を吸引することにより、プレート上に気体の膜を形成することができ、この膜によって、基板の裏面をプレートに非接触状態で吸着保持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下では、この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、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す側面図である。
基板処理装置１は、基板の一例である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを１枚ずつ処理する枚葉型の装置である。この基板処理装置１は、処理室内に、ウエハＷを非接触状態で保持するための基板保持手段としてのプッシュプルチャック２と、ウエハＷの処理に用いる処理液を貯留するための処理液貯留容器３とを備えている。
【００１５】
プッシュプルチャック２は、処理液貯留容器３の上方に配置されている。このプッシュプルチャック２は、ブロック４と、ブロック４の下面に固定され、ほぼ水平に設けられたプレート５と、ブロック４の上面に結合され、プレート５の中心を通る鉛直線に沿って延びるブロック支持軸６とを備えている。プレート５は、ウエハＷよりも少し大きな径を有する円板状に形成されている。ブロック支持軸６には、このブロック支持軸６を昇降させるための昇降手段としての昇降駆動機構７が結合されている。
【００１６】
処理液貯留容器３は、プッシュプルチャック２のプレート５の中心を通る鉛直線に沿って延びる容器支持軸８の上端に固定され、プレート５に下方から対向して配置されている。この処理液貯留容器３は、上面が開口されており、その上面開口は、平面視でプレート５よりも大きな径を有する円形状をなしている。容器支持軸８には、この容器支持軸８を回転させるための容器回転手段（攪拌手段）としての回転駆動機構９が結合されている。
【００１７】
図２は、プッシュプルチャック２のブロック４およびプレート５の図解的な断面図である。また、図３は、プレート５の下面の一部を示す図である。
プレート５の下面には、図３に示すように、複数の吐出口１１および吸引口１２が形成されている。吐出口１１は、円形をなし、正六角形の各頂点位置に配置されている。吸引口１２は、吐出口１１よりも大きな径を有する円形をなし、６個の吐出口１１を頂点とする正六角形の中心に配置されている。
【００１８】
また、プレート５には、図２に示すように、各吐出口１１に連通する略円柱状の供給路１３と、各吸引口１２に連通する略円柱状の吸引路１４とが、その厚み方向(上下方向）に貫通して形成されている。
各供給路１３には、ブロック４内に配設された分岐供給管１５の一端が接続されている。各分岐供給管１５の他端は、ブロック４内において集合供給管１６に接続されている。集合供給管１６は、ブロック４外へと延び、処理液供給源（図示せず）に接続されている。集合供給管１６の途中部には、処理液バルブ１７が介装されている。この処理液バルブ１７を開くことにより、処理液供給源からの処理液を、集合供給管１６および各分岐供給管１５を介して各供給路１３に供給することができる。各供給路１３に供給される処理液は、各吐出口１１から吐出される。
【００１９】
一方、各吸引路１４には、ブロック４内に配設された分岐吸引管１８の一端が接続されている。各分岐吸引管１８の他端は、ブロック４内において集合吸引管１９に接続されている。集合吸引管１９は、ブロック４外へと延び、その先端（集合吸引管１９における流体の流通方向の下流端）がコンバム（図示せず）に接続されている。集合吸引管１９の途中部には、吸引バルブ２０が介装されている。この吸引バルブ２０を開くことにより、集合吸引管１９および各分岐吸引管１８を介して、各吸引路１４（吸引口１２）内を真空吸引することができる。この吸引により、図３に矢印で示すように、各吸引口１２の周囲に配置されている６個の吐出口１１から吐出される処理液は、それらの中央に位置する吸引口１２に向けて集合するように流れる。その結果、プレート５の下面に、吐出口１１から吸引口１２に向けて流れる処理液による液膜が形成される。そして、プレート５の下面に対してウエハＷの裏面が微小な間隔Ｓで近接配置した状態で、プレート５の下面に処理液の液膜を形成することによって（各吐出口１１からの処理液の吐出および各吸引口１２からの吸引を行うことによって）、ウエハＷの裏面をプレート５の下面に非接触状態で吸着保持させることができる。
【００２０】
図４は、処理液貯留容器３の図解的な断面図である。
処理液貯留容器３には、処理液供給管２１から処理液が供給されるようになっている。処理液供給管２１は、処理液供給源（図示せず）から延び、たとえば、処理液貯留容器３の底面を貫通して、その先端が処理液貯留容器３内に配置されている。処理液供給管２１の途中部には、処理液バルブ２２が介装されている。この処理液バルブ２２を開くことにより、処理液供給源からの処理液を、処理液供給管２１を通して、処理液貯留容器３に供給することができる。
【００２１】
処理液供給管２１から処理液貯留容器３に供給される処理液は、プッシュプルチャック２のプレート５の各吐出口１１に供給される処理液と同種のものであり、たとえば、ふっ酸、ＳＰＭ（硫酸過酸化水素水）、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水）またはＳＣ２（塩酸過酸化水素水）などの薬液を例示することができる。また、薬液に限らず、純水が処理液として用いられてもよい。
【００２２】
処理液貯留容器３の底面は、円錐面に形成されている。その円錐面の頂点部（底面の最底部）には、処理液貯留容器３に貯留された処理液を排液するための排液管２３が接続されている。排液管２３の途中部には、排液バルブ２４が介装されている。この排液バルブ２４を閉じた状態で、処理液バルブ２２を開いて、処理液貯留容器３に処理液を供給することにより、処理液貯留容器３に処理液を貯留させることができる。また、処理液貯留容器３に処理液が貯留された状態から、排液バルブ２４を開くことにより、その貯留された処理液を排液することができる。
図１を再び参照して、ウエハＷの処理に際しては、搬送ロボットのハンド（図示せず）により、基板処理装置１にウエハＷが搬入されてくる。このとき、プッシュプルチャック２は、最上方のウエハ受け渡し位置に上昇されている。搬送ロボットのハンドにより搬入されるウエハＷは、たとえば、その裏面を上方に向けて、プッシュプルチャック２のプレート５の下面に近接して対向する位置に配置される。そして、処理液バルブ１７および吸引バルブ２０が開かれることにより、ウエハＷの裏面がプレート５の下面に非接触状態で吸着保持される。
【００２３】
一方、ウエハＷの搬入に先立って、処理液貯留容器３に処理液が貯留されている。ウエハＷがプッシュプルチャック２に保持されると、昇降駆動機構７によりプッシュプルチャック２が下降されて、ウエハＷの表面が処理液貯留容器３に貯留されている処理液に接液される。
この状態で、回転駆動機構９から容器支持軸８に回転力が入力されて、容器支持軸８とともに処理液貯留容器３が低速（たとえば、１００ｒｐｍ）で回転される。この処理液貯留容器３の回転により、処理液貯留容器３に貯留されている処理液に弱い遠心力が作用し、処理液貯留容器３の中央から側面へと向かう処理液の流れが形成される。これにより、処理液貯留容器３内の処理液が攪拌され、ウエハＷの表面に対して処理液が滞留することが防止される。
【００２４】
ウエハＷの表面が処理液に接液されてから所定時間が経過すると、昇降駆動機構７によりプッシュプルチャック２が上昇されて、ウエハＷの表面が処理液から引き上げられ、ウエハＷの表面に対する処理液による処理が終了する。
以上のように、この基板処理装置１では、ウエハＷを保持したプッシュプルチャック２を下降させて、処理液が貯留された処理液貯留容器３に近接させ、ウエハＷの表面を処理液貯留容器３に貯留されている処理液に接液させることにより、ウエハＷの周囲に処理液を飛び散らせることなく、ウエハＷの表面に対する処理液の供給を達成することができる。そのため、ウエハＷを回転させつつ、そのウエハＷの表面に処理液を供給する構成とは異なり、ウエハＷの周囲に処理液を飛散させることなく、ウエハＷの表面に処理液による処理を施すことができる。
【００２５】
さらに、処理液貯留容器３に貯留されている処理液にウエハＷの表面を接液させつつ、処理液貯留容器３を回転させて、処理液を攪拌することにより、ウエハＷの表面に対して処理液が滞留するのを防止することができる。そのため、ウエハＷの表面における処理の均一性の向上を図ることができる。
また、この基板処理装置１では、ウエハＷは、プッシュプルチャック２のプレート５上に形成される処理液の膜により非接触状態で吸着保持される。このとき、ウエハＷの裏面に処理液が接液した状態となり、そのウエハＷの裏面に対する処理液による処理を達成することができる。したがって、基板のウエハＷを非接触状態で保持することができながら、そのウエハＷの裏面に処理液による処理を施すことができ、ウエハＷの表面および裏面に対する処理液による処理を同時に達成することができる。
【００２６】
しかも、ウエハＷがプッシュプルチャック２に非接触状態で吸着して保持されるので、真空吸着型のスピンチャックによりウエハＷの裏面を真空吸着する構成とは異なり、ウエハＷに接触跡（吸着跡）を生じるおそれがない。
図５は、処理液貯留容器の他の構成を示す図解的な断面図である。図５において、前述した各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した各部についての詳細な説明を省略する。
【００２７】
この処理液貯留容器３１は、図４に示す処理液貯留容器３の構成に加えて、処理液貯留容器３内に、処理液を噴出しつつ回転する液中回転手段（攪拌手段）としての回転体３２を備えている。すなわち、回転体３２は、鉛直方向に延びる回転軸３３の状態に回転自在に取り付けられている。回転体３２および回転軸３３は、いずれも中空に形成されており、それらの内部は、互いに連通している。回転軸３３には、処理液供給管２１が接続され、この処理液供給管２１から回転軸３３の内部に処理液が供給されるようになっている。回転軸３３の内部に供給される処理液は、回転軸３３の内部を通って、回転体３２の内部に流入し、回転体３２に形成されているノズル（図示せず）から噴出される。このノズルからの噴出の反力によって、回転体３２は、ノズルから処理液を噴出しつつ回転する。
【００２８】
なお、処理液貯留容器３１を支持する容器支持軸８には、図１に示す回転駆動機構９は結合されていない。
また、処理液貯留容器３１の周囲を取り囲むように、処理液貯留容器３１からオーバフローする処理液を受けるための溝部３４が形成されている。この溝部３４の底面には、オーバフロー配管３５が接続されている。オーバフロー配管３５の先端（下流端）は、排液管２３の途中部であって、排液バルブ２４よりも処理液の排液方向の下流側の位置に接続されている。
【００２９】
この処理液貯留容器３１が備えられる基板処理装置１では、処理液貯留容器３１に貯留された処理液にウエハＷの表面が接液されている間、処理液バルブ２２が開かれており、処理液貯留容器３１内の処理液中で、回転体３２が回転しつつ処理液を噴出する。これにより、処理液貯留容器３内の処理液を攪拌することができ、ウエハＷの表面に対して処理液が滞留するのを防止することができる。そのため、図４に示す処理液貯留容器３を備える場合と同様に、ウエハＷの表面における処理の均一性の向上を図ることができる。
【００３０】
また、処理液貯留容器３１に新しい処理液（新液）が供給されて、処理液貯留容器３１内の処理液がオーバフローすることにより、ウエハＷの処理中に、処理液貯留容器３１内の処理液を処理能力の高い新液と入れ替えることができる。そのため、ウエハＷの表面に対する処理液による一層良好な処理を達成することができる。
以上、この発明の２つの実施形態を説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、図２に示す構成では、集合供給管１６が処理液供給源に接続されて、この処理液供給源からの処理液が各吐出口１１から吐出されるとしたが、図６に示すように、集合供給管１６が窒素ガス供給源に接続されて、この窒素ガス供給源からの窒素ガスが各吐出口１１から吐出されてもよい。また、窒素ガスに限らず、窒素ガス以外の気体（不活性ガスが好ましい。）が各吐出口１１から吐出されてもよい。このような構成であっても、ウエハＷの裏面にプレート５を対向配置させて、そのプレート５に形成された吐出口１１から気体を吐出させつつ、そのプレート５に形成された吸引口１２から気体を吸引することにより、プレート５上に気体の膜を形成することができ、この膜によって、ウエハＷの裏面をプレート５に非接触状態で吸着保持させることができる。
【００３１】
また、図１に破線で示すように、ブロック支持軸６に、このブロック支持軸６を中心軸線まわりに回転させるための基板回転手段としての回転駆動機構４１が結合されてもよい。プッシュプルチャック２に保持されたウエハＷの表面を処理液貯留容器３に貯留された処理液に接液させつつ、回転駆動機構４１によりブロック支持軸６とともにウエハＷを回転させることにより、ウエハＷの表面に対して処理液が滞留するのを防止することができる。なお、この回転駆動機構４１が備えられる場合、図１に示す回転駆動機構９は、省略されてもよいし、省略されずに備えられたままであってもよい。
【００３２】
さらにまた、プッシュプルチャック２のブロック支持軸６に昇降駆動機構７が結合されて、プッシュプルチャック２が昇降される構成を取り上げたが、処理液貯留容器３，３１を支持する容器支持軸８に昇降駆動機構が結合されて、処理液貯留容器３，３１が昇降される構成が採用されてもよい。
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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す側面図である。
【図２】プッシュプルチャックのブロックおよびプレートの図解的な断面図であり、プレートに形成された吐出口に処理液を供給するための機構およびプレートに形成された吸引口から処理液を吸引するための機構が併せて図示されている。
【図３】プレートの下面の一部を示す図である。
【図４】処理液貯留容器の図解的な断面図である。
【図５】処理液貯留容器の他の構成を示す図解的な断面図である。
【図６】プッシュプルチャックのブロックおよびプレートの図解的な断面図であり、プレートに形成された吐出口に窒素ガスを供給するための機構およびプレートに形成された吸引口から窒素ガスを吸引するための機構が併せて図示されている。
【符号の説明】
【００３４】
１    基板処理装置
２    プッシュプルチャック
３    処理液貯留容器
５    プレート
７    昇降駆動機構
１１  吐出口
１２  吸引口
１３  供給路
１４  吸引路
１５  分岐供給管
１６  集合供給管
１８  分岐吸引管
１９  集合吸引管
３１  処理液貯留容器
３２  回転体
４１  回転駆動機構
Ｗ    ウエハ
【図１】
2008091422.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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