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技術 基板処理装置および基板保持装置

出願人 株式会社荏原製作所
発明者 小林賢一戸川哲二
出願日 2018年4月16日 (3年1ヶ月経過) 出願番号 2018-078563
公開日 2019年10月24日 (1年6ヶ月経過) 公開番号 2019-186475
状態 未査定
技術分野 洗浄、機械加工 ウエハ等の容器、移送、固着、位置決め等 半導体の洗浄、乾燥
主要キーワード 外側湾曲面 内側湾曲面 変色部材 押圧ボール ダイヤモンドコート ボトムエッジ 押し上げ装置 リリーサ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

ウェハなどの基板の上面の全体に異物が付着した場合であっても、これを除去することができる基板処理装置を提供する。

解決手段

基板処理装置は、基板保持装置1と、基板Wの上面USをスクラブする処理ヘッド50とを備えている。基板保持装置1は、基板Wを保持する基板ホルダ5と、基板ホルダ5に保持された基板Wを回転させる基板回転機構10とを備えている。基板ホルダ5は、基板Wが基板ホルダ5に保持された状態において、基板Wの上面USよりも上方に突出しないように、基板Wの上面USよりも下方に配置されている。

概要

背景

近年、メモリー回路ロジック回路イメージセンサ(例えばCMOSセンサー)などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスを形成する工程においては、微粒子塵埃などの異物がデバイスに付着することがある。デバイスに付着した異物は、配線間の短絡回路の不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、デバイスが形成されたウェハ洗浄して、ウェハ上の異物を除去することが必要とされる。

ウェハの裏面にも、上述したような微粒子や粉塵などの異物が付着することがある。このような異物がウェハの裏面に付着すると、ウェハが露光装置ステージ基準面から離間したりウェハ表面がステージ基準面に対して傾き、結果として、パターニングのずれや焦点距離のずれが生じることとなる。このような問題を防止するために、ウェハの上面(表面または裏面)に付着した異物を除去することが必要とされる。

概要

ウェハなどの基板の上面の全体に異物が付着した場合であっても、これを除去することができる基板処理装置を提供する。基板処理装置は、基板保持装置1と、基板Wの上面USをスクラブする処理ヘッド50とを備えている。基板保持装置1は、基板Wを保持する基板ホルダ5と、基板ホルダ5に保持された基板Wを回転させる基板回転機構10とを備えている。基板ホルダ5は、基板Wが基板ホルダ5に保持された状態において、基板Wの上面USよりも上方に突出しないように、基板Wの上面USよりも下方に配置されている。

目的

本発明は、ウェハなどの基板の上面の全体に異物が付着した場合であっても、これを除去することができる基板処理装置および基板保持装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

基板保持装置と、基板の上面をスクラブする処理ヘッドとを備えた基板処理装置であって、前記基板保持装置は、前記基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された前記基板を回転させる基板回転機構とを備え、前記基板ホルダは、前記基板が前記基板ホルダに保持された状態において、前記基板の上面よりも上方に突出しないように、前記基板の上面よりも下方に配置されていることを特徴とする基板処理装置。

請求項2

前記基板ホルダは、前記基板の最外周面を保持する保持チャックを備えており、前記保持チャックは、前記基板の周方向に沿って等間隔に配置された複数のチャック部材を備えている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

前記基板保持装置は、前記保持チャックの前記基板との接触面を洗浄する洗浄機構を備えている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

前記基板ホルダは、前記保持チャックを前記基板に近接する方向に移動させるプッシャと、前記保持チャックを前記基板から離間する方向に移動させるリリーサとを備えている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

前記基板保持装置は、前記基板を吸引保持する基板吸引機構を備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の基板処理装置。

請求項6

前記基板保持装置は、前記基板を前記基板ホルダの上方まで押し上げ基板押上げ機構を備えていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の基板処理装置。

請求項7

前記基板回転機構は、前記基板ホルダを支持するホルダ支持部材と、前記ホルダ支持部材に連結され、前記ホルダ支持部材を前記基板の軸心を中心として回転させる回転装置とを備えていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の基板処理装置。

請求項8

基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された前記基板を回転させる基板回転機構とを備え、前記基板ホルダは、前記基板が前記基板ホルダに保持された状態において、前記基板の上面よりも上方に突出しないように、前記基板の上面よりも下方に配置されていることを特徴とする基板保持装置。

請求項9

前記基板ホルダは、前記基板の最外周面を保持する保持チャックを備えており、前記保持チャックは、前記基板の周方向に沿って等間隔に配置された複数のチャック部材を備えていることを特徴とする請求項8に記載の基板保持装置。

請求項10

前記基板保持装置は、前記保持チャックの前記基板との接触面を洗浄する洗浄機構を備えていることを特徴とする請求項9に記載の基板保持装置。

請求項11

前記基板ホルダは、前記保持チャックを前記基板に近接する方向に移動させるプッシャと、前記保持チャックを前記基板から離間する方向に移動させるリリーサとを備えていることを特徴とする請求項9または10に記載の基板保持装置。

請求項12

前記基板保持装置は、前記基板を吸引保持する基板吸引機構を備えていることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか一項に記載の基板保持装置。

請求項13

前記基板保持装置は、前記基板を前記基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を備えていることを特徴とする請求項8乃至12のいずれか一項に記載の基板保持装置。

請求項14

前記基板回転機構は、前記基板ホルダを支持するホルダ支持部材と、前記ホルダ支持部材に連結され、前記ホルダ支持部材を前記基板の軸心を中心として回転させる回転装置とを備えていることを特徴とする請求項8乃至13のいずれか一項に記載の基板保持装置。

技術分野

0001

本発明は、ウェハなどの基板を処理する基板処理装置および該基板を保持する基板保持装置に関するものである。

背景技術

0002

近年、メモリー回路ロジック回路イメージセンサ(例えばCMOSセンサー)などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスを形成する工程においては、微粒子塵埃などの異物がデバイスに付着することがある。デバイスに付着した異物は、配線間の短絡回路の不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、デバイスが形成されたウェハを洗浄して、ウェハ上の異物を除去することが必要とされる。

0003

ウェハの裏面にも、上述したような微粒子や粉塵などの異物が付着することがある。このような異物がウェハの裏面に付着すると、ウェハが露光装置ステージ基準面から離間したりウェハ表面がステージ基準面に対して傾き、結果として、パターニングのずれや焦点距離のずれが生じることとなる。このような問題を防止するために、ウェハの上面(表面または裏面)に付着した異物を除去することが必要とされる。

先行技術

0004

特開2014−150178号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、従来の方法、例えば1つのスクラブ処理工程を用いた方法では、ウェハの上面(表面または裏面)の全体から異物を除去することが困難となる場合があった。

0006

そこで、本発明は、ウェハなどの基板の上面の全体に異物が付着した場合であっても、これを除去することができる基板処理装置および基板保持装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

一態様は、基板保持装置と、基板の上面をスクラブする処理ヘッドとを備えた基板処理装置であって、前記基板保持装置は、前記基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された前記基板を回転させる基板回転機構とを備え、前記基板ホルダは、前記基板が前記基板ホルダに保持された状態において、前記基板の上面よりも上方に突出しないように、前記基板の上面よりも下方に配置されていることを特徴とする。

0008

好ましい態様は、前記基板ホルダは、前記基板の最外周面を保持する保持チャックを備えており、前記保持チャックは、前記基板の周方向に沿って等間隔に配置された複数のチャック部材を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記保持チャックの前記基板との接触面を洗浄する洗浄機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板ホルダは、前記保持チャックを前記基板に近接する方向に移動させるプッシャと、前記保持チャックを前記基板から離間する方向に移動させるリリーサとを備えていることを特徴とする。

0009

好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板を吸引保持する基板吸引機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板を前記基板ホルダの上方まで押し上げ基板押上げ機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板回転機構は、前記基板ホルダを支持するホルダ支持部材と、前記ホルダ支持部材に連結され、前記ホルダ支持部材を前記基板の軸心を中心として回転させる回転装置とを備えていることを特徴とする。

0010

他の態様は、基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに保持された前記基板を回転させる基板回転機構とを備え、前記基板ホルダは、前記基板が前記基板ホルダに保持された状態において、前記基板の上面よりも上方に突出しないように、前記基板の上面よりも下方に配置されていることを特徴とする基板保持装置である。

0011

好ましい態様は、前記基板ホルダは、前記基板の最外周面を保持する保持チャックを備えており、前記保持チャックは、前記基板の周方向に沿って等間隔に配置された複数のチャック部材を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記保持チャックの前記基板との接触面を洗浄する洗浄機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板ホルダは、前記保持チャックを前記基板に近接する方向に移動させるプッシャと、前記保持チャックを前記基板から離間する方向に移動させるリリーサとを備えていることを特徴とする。

0012

好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板を吸引保持する基板吸引機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板を前記基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板回転機構は、前記基板ホルダを支持するホルダ支持部材と、前記ホルダ支持部材に連結され、前記ホルダ支持部材を前記基板の軸心を中心として回転させる回転装置とを備えていることを特徴とする。

発明の効果

0013

基板ホルダは、基板が基板ホルダに保持された状態において、基板の上面よりも下方に配置されている。したがって、スクラバーは、基板ホルダに接触することなく、基板の上面の全体を処理することができる。結果として、スクラバーは、基板の上面の全体に異物が付着した場合であっても、異物を除去することができる。

図面の簡単な説明

0014

図1(a)および図1(b)は基板の一例であるウェハの周縁部を示す拡大断面図である。
基板処理装置の一実施形態を示す側面図である。
スクラバーおよび揺動アームの内部構造を示す図である。
スクラバーを下方から見た図である。
スクラバーに備えられたテープカートリッジを示す断面図である。
基板処理装置の一実施形態を示す平面図である。
回転装置の他の実施形態を示す図である。
ウェハの最外周面に近接する方向に水平に移動するチャック部材を示す図である。
ウェハの最外周面から離間する方向に水平に移動するチャック部材を示す図である。
ウェハを保持したときのチャック部材を示す図である。
ウェハをスクラブ処理するスクラバーを示す図である。
チャック部材の他の実施形態を示す図である。
ホルダ連結部の他の実施形態を示す図である。
チャック部材の上方に配置された監視センサを示す図である。
プッシャの他の実施形態を示す図である。
プッシャのさらに他の実施形態を示す図である。
プッシャのさらに他の実施形態を示す図である。
ウェハを吸引保持する基板吸引機構を示す図である。
図18のチャック部材の一部を上から見た図である。
洗浄機構を示す図である。
ウェハを基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を示す図である。
ウェハを基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を示す図である。
ウェハを基板ホルダの上方まで押し上げる基板押し上げ機構を示す図である。
連通部の他の実施形態を示す図である。
上述した基板処理装置(研磨装置)を備えた基板処理システムの一実施形態を模式的に示す平面図である。
洗浄ユニットの一実施形態を示す図である。

実施例

0015

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。以下で説明する複数の実施形態において、特に説明しない一実施形態の構成は、他の実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

0016

図1(a)および図1(b)は基板の一例であるウェハの周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図1(a)はいわゆるストレート型のウェハの断面図であり、図1(b)はいわゆるラウンド型のウェハの断面図である。図1(a)のウェハWにおいて、ベベル部は、上側傾斜部(上側ベベル部)P、下側傾斜部(下側ベベル部)Q、および側部(アペックス)Rから構成されるウェハWの最外周面(符号Bで示す)である。

0017

図1(b)のウェハWにおいては、ベベル部は、ウェハWの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分(符号Bで示す)である。より具体的には、ベベル部Bは、上側湾曲部(上側ベベル部)P、下側湾曲部(下側ベベル部)Q、および側部(アペックス)Rから構成される。上側湾曲部Pと下側湾曲部Qとの間に位置する側部Rは、ウェハWの最も外側に位置する頂部である。

0018

トップエッジ部は、ベベル部Bよりも半径方向内側に位置する領域であって、かつウェハWの上面USの最も外側に位置する環状の平坦部E1である。トップエッジ部E1はウェハWの上面USの一部を構成している。ボトムエッジ部は、トップエッジ部E1とは反対側に位置し、ベベル部Bよりも半径方向内側に位置する環状の平坦部E2である。ボトムエッジ部E2はウェハWの下面LSの最も外側に位置する領域であり、ウェハWの下面LSの一部を構成している。

0019

図2は基板処理装置の一実施形態を示す側面図である。図2に示すように、基板処理装置は、基板の一例であるウェハWを保持する基板保持装置1と、ウェハWの上面(ウェハWの表面または裏面)をスクラブ(擦り洗いまたは研磨)するスクラバー(処理ヘッド)50と、ウェハWの下面(ウェハWの表面または裏面)を流体圧により非接触で支持する静圧支持機構190とを備えている。

0020

基板保持装置1は、ウェハWの上面USよりも下方に配置されており、ウェハWを保持し、かつ保持されたウェハWを解放するように構成されている。基板保持装置1は、ウェハWの最外周面(すなわち、ベベル部B)を保持する基板ホルダ5と、基板ホルダ5に保持されたウェハWをその軸心CPを中心として回転させる基板回転機構10とを備えている。

0021

スクラバー50はウェハWの上側に配置されており、静圧支持機構190はウェハWの下側に配置されている。スクラバー50は、基板ホルダ5に保持されたウェハWの上面USをスクラブしてウェハWの上面USから異物や傷を除去する。静圧支持機構190は、基板回転機構10の内側空間、より具体的には、基板ホルダ5の内側空間内に配置されている。

0022

スクラバー50はスクラバーシャフト51を介して揺動アーム53の一端に連結されており、揺動アーム53の他端は揺動軸54に固定されている。揺動軸54は軸回転機構55に連結されている。この軸回転機構55により揺動軸54が駆動されると、スクラバー50は、図2に示す処理位置とウェハWの半径方向外側にある退避位置との間を移動する。

0023

揺動軸54には、スクラバー50を上下方向に移動させるスクラバー昇降機構56がさらに連結されている。このスクラバー昇降機構56は、揺動軸54およびスクラバーシャフト51を介してスクラバー50を昇降させる。スクラバー50は、スクラバー昇降機構56によりウェハWの上面に接触するまで下降される。スクラバー昇降機構56としては、エアシリンダ、またはサーボモータボールねじとの組み合わせなどが使用される。

0024

スクラバー50が連結された揺動アーム53、揺動アーム53が固定された揺動軸54、揺動軸54が連結された軸回転機構55、およびスクラバー昇降機構56は、スクラバー移動機構を構成している。スクラバー移動機構は、上述した構成要素(すなわち、揺動アーム53、揺動軸54、軸回転機構55、およびスクラバー昇降機構56)以外の構成を備えてもよい。

0025

図3はスクラバー50および揺動アーム53の内部構造を示す図である。図3に示すように、揺動アーム53には、スクラバー50をその軸心を中心として回転させるスクラバー回転機構58が配置されている。このスクラバー回転機構58は、スクラバーシャフト51に固定されたプーリp1と、揺動アーム53に設けられたモータM1と、モータM1の回転軸に固定されたプーリp2と、プーリp1,p2に掛け渡されたベルトb1とを備えている。モータM1の回転は、プーリp1,p2およびベルトb1によりスクラバーシャフト51に伝達され、スクラバーシャフト51とともにスクラバー50が回転する。

0026

図4はスクラバー50を下方から見た図である。スクラバー50の下面は、基板ホルダ5に保持されているウェハWの上面(ウェハWの表面または裏面)をスクラブ(擦り洗いまたは研磨)する円形のスクラブ面を構成する。スクラバー50は、ウェハWの上面に対向して配置された複数のスクラブ部材としてのテープ61を備えている。スクラバー50は、複数の(図4では3つの)テープカートリッジ60を備えており、各テープカートリッジ60にテープ61が収容されている。これらのテープカートリッジ60は、着脱可能にスクラバー50の内部に設置されている。

0027

ウェハWの上方には、ウェハWの上面に処理液洗浄液または研磨液)を供給する液体供給ノズル27が配置されている(図2参照)。この液体供給ノズル27は、図示しない液体供給源に接続され、液体供給ノズル27を通じてウェハWの上面に処理液が供給されるようになっている。図示しないが、ウェハWの上方には、二流ジェットノズルが配置されてもよい。必要に応じて、二流体ジェットノズルから、液体圧縮気体との混合流体がウェハWの上面に供給され、スクラバー50で除去されなかった微小な異物やが除去される。

0028

ウェハWをスクラブ処理するときは、スクラバー回転機構58によりスクラバー50がその軸心を中心として回転し、テープ61がスクラバー50の中心軸周りに回転する。これによりテープ61がウェハWの上面に摺接される。このように、スクラバー50のスクラブ面は、回転する複数のテープ61により形成される。

0029

ウェハWの下面は、流体圧により支持されているので、ウェハWを撓ませることなく大きな荷重でテープ61をウェハWの上面に対して押し付けることができる。ウェハWの上面を構成する材料は、テープ61との摺接により僅かに削り取られ、これにより、ウェハWに付着している異物やウェハWの表面傷を除去することができる。

0030

図5はスクラバー50に備えられたテープカートリッジ60を示す断面図である。図5に示すように、テープカートリッジ60は、テープ61と、このテープ61をウェハWに対して押し付ける押圧部材62と、この押圧部材62をウェハに向かって付勢する付勢機構63と、テープ61を繰り出すテープ繰り出しリール64と、使用されたテープ61を巻き取るテープ巻き取りリール65とを備えている。テープ61は、テープ繰り出しリール64から、押圧部材62を経由して、テープ巻き取りリール65に送られる。複数の押圧部材62は、スクラバー50の半径方向に沿って延びており、かつスクラバー50の周方向において等間隔に配置されている。したがって、各テープ61のウェハ接触面(基板接触面)は、スクラバー50の半径方向に延びている。図5に示す例では、付勢機構63としてばねが使用されている。

0031

テープ巻き取りリール65は、図3および図4に示すテープ巻き取り軸67の一端に連結されている。テープ巻き取り軸67の他端には、かさ歯車69が固定されている。複数のテープカートリッジ60に連結されたこれらのかさ歯車69は、モータM2に連結されたかさ歯車70と噛み合っている。したがって、テープカートリッジ60のテープ巻き取りリール65は、モータM2により駆動されてテープ61を巻き取るようになっている。モータM2、かさ歯車69,70、およびテープ巻き取り軸67は、テープ61をテープ繰り出しリール64からテープ巻き取りリール65に送るテープ送り機構を構成する。

0032

テープ61に使用される材料としては、不織布、織布、編み布が挙げられる。好ましくは、PVAスポンジよりも硬い不織布が使用される。このような不織布を使用することで、ウェハWに付着している異物、特にウェハWの表面に食い込んだ異物を除去することができる。砥粒を有しないテープ61に代えて、砥粒を含む研磨層が片面に形成された研磨テープをスクラブ部材として用いてもよい。

0033

ウェハWのスクラブ処理中は、テープ61は、テープ繰り出しリール64からテープ巻き取りリール65に所定の速度で送られる。したがって、常に新しい(未使用の)テープ61の面がウェハWに接触する。テープ61は、その終端の近傍にエンドマーク(図示せず)を有している。このエンドマークは、テープ61に近接して配置されたエンドマーク検知センサ71によって検知されるようになっている。エンドマーク検知センサ71がテープ61のエンドマークを検知すると、エンドマーク検知センサ71から検知信号動作制御部(図示せず)に送られる。検知信号を受け取った動作制御部は、テープ61の交換を促す信号(警報など)を発するようになっている。テープカートリッジ60は、別々に取り外しが可能となっており、簡単な操作でテープカートリッジ60を交換することが可能となっている。

0034

スクラバー50の退避位置は基板回転機構10の外側にあり、スクラバー50は退避位置と処理位置との間を移動する。スクラバー50の退避位置には、処理液(例えば、純水)が貯留されたタンク(図示せず)が設置されている。スクラバー50が退避位置にあるときは、スクラブ部材(より具体的には、テープ61)の乾燥を防止するために、スクラバー50の下面(スクラブ面)が浸水される。タンクの処理液は、スクラバー50がウェハWの表面処理を行うたびに入れ替えられ、常に清浄な状態に維持される。

0035

図2に示すように、静圧支持機構190は、ウェハWの下面に隣接する支持ステージ191と、支持ステージ191を支え支持軸193と、支持軸193を介して支持ステージ191を回転させるステージ回転機構199とを備えている。

0036

支持軸193は、図示しない直動ガイドボールスプライン)により上下動自在に支持されており、さらに支持軸193の下部は、ステージ昇降機構198に連結されている。このステージ昇降機構198により支持ステージ191はその基板支持面がウェハWの下面に近接した位置に達するまで上昇されるようになっている。ステージ回転機構199は、支持軸193に取り付けられたプーリp3と、モータM3と、モータM3の回転軸に固定されたプーリp4と、プーリp3,p4の間に掛け渡されたベルトb2とを備えている。このステージ回転機構199は、支持軸193を中心として支持ステージ191を回転させる。

0037

流体は、図示しない流体供給源から支持ステージ191に連続的に供給され、ウェハWの下面と支持ステージ191との間の隙間を流れる。ウェハWと支持ステージ191との間の隙間は流体で満たされ、ウェハWは流体の圧力により支持される。ウェハWと支持ステージ191とは非接触に保たれる。このように、静圧支持機構190は、流体圧によりウェハWを非接触に支持することができるので、ウェハWに形成されたデバイスの破壊を防止することができる。静圧支持機構190に使用される流体としては、純水などの液体が好ましく使用される。使用される流体としては、非圧縮性流体である液体のほかに、空気や窒素などの圧縮性流体である気体を用いてもよい。

0038

スクラバー50のスクラブ面と静圧支持機構190の基板支持面は、ウェハWに関して対称的に配置される。すなわち、スクラバー50のスクラブ面と静圧支持機構190の基板支持面はウェハWを挟むように配置されており、スクラバー50からウェハWに加えられる荷重は、スクラバー50の真下(反対側)から静圧支持機構190によって支持される。したがって、スクラバー50は、大きな荷重をウェハWの上面に加えることができる。スクラバー50はスクラブ面の端部がウェハWの中心上に位置するように配置されることが好ましい。

0039

図6は基板処理装置の一実施形態を示す平面図である。図6では、基板保持装置1、特に、基板ホルダ5と基板回転機構10とが描かれている。図6に示すように、基板回転機構10は、基板ホルダ5を支持するホルダ支持部材11と、ホルダ支持部材11に連結され、ホルダ支持部材11をウェハWの軸心CPを中心として回転させる回転装置12とを備えている。

0040

基板回転機構10は、回転装置12の駆動によって基板ホルダ5とともにウェハWを回転させる機構であり、基板ホルダ5に保持されたウェハWは基板回転機構10によって、ウェハWの軸心CPを中心として回転される。

0041

ホルダ支持部材11は、基板ホルダ5が連結され、かつ円筒形状を有するホルダ連結部15と、ホルダ連結部15が接続され、かつ環状形状を有する回転基台16とを備えている。本実施形態では、ホルダ連結部15および回転基台16は一体成形部材であるが、これらホルダ連結部15および回転基台16は別部材であってもよい。

0042

円筒状のホルダ連結部15は、鉛直方向、すなわち、ウェハWの上面(または下面)に対して垂直に延びており、基板ホルダ5に保持されたウェハWと同心状に配置されている。ホルダ連結部15の内径はウェハWの直径よりも大きく、上述した静圧支持機構190はホルダ連結部15の半径方向内側の空間に配置されている。

0043

図2および図6に示すように、回転基台16は、ホルダ連結部15の下端に固定されており、ホルダ連結部15の半径方向外側に延びている。回転基台16は、水平方向、すなわち、ウェハWの上面(または下面)と平行に延びており、基板ホルダ5に保持されたウェハWと同心状に配置されている。ホルダ支持部材11の下方には、水平方向に延びる固定基台19が配置されており、ステージ昇降機構198および回転装置12は固定基台19上に載置されている。

0044

本実施形態では、ホルダ支持部材11を回転させるためのアクチュエータとしての回転装置12は、モータ12aと、モータ12aに接続されたモータプーリ12bとの組み合わせである。モータ12aは、例えば、サーボモータである。モータプーリ12bは、その外周面にホルダ支持部材11を回転させるための駆動歯車17を有している。回転基台16は、その外周面に駆動歯車17と噛み合う従動歯車18を有している。これら駆動歯車17および従動歯車18が互いに噛み合った状態で、モータ12aが駆動されると、モータプーリ12bとともに回転基台16は回転する。ホルダ連結部15は、回転基台16とともに回転し、基板ホルダ5を介して基板ホルダ5に保持されたウェハWをその軸心CPを中心として回転させる。

0045

図7は回転装置12の他の実施形態を示す図である。図7に示すように、回転装置12は、モータ12aと、モータプーリ12bと、タイミングベルト20との組み合わせであってもよい。タイミングベルト20は、モータプーリ12bと回転基台16との間に掛け渡されている。モータ12aが駆動されると、タイミングベルト20を介してモータプーリ12bとともに回転基台16は回転する。

0046

基板ホルダ5は、ウェハWが基板ホルダ5に保持された状態において、ウェハWの上面USよりも上方に突出しないように、ウェハWの上面USよりも下方に配置されている。図2および図6に示すように、基板ホルダ5は、ウェハWの最外周面(すなわち、ベベル部B)に接触して、この最外周面を保持(挟持)する保持チャック30と、保持チャック30をウェハWに近接する方向に移動させるプッシャ32と、保持チャック30をウェハWから離間する方向に移動させるリリーサ34とを備えている。

0047

図6に示すように、保持チャック30は、ウェハWの周方向に沿って等間隔に配置された複数の(本実施形態では、4つの)チャック部材30aを備えている。チャック部材30aの数は本実施形態には限定されない。互いに隣接するチャック部材30aの間には、隙間が形成されており、複数のチャック部材30aは互いに非接触である。したがって、複数のチャック部材30aは、ウェハWの最外周面に近接する方向およびウェハWの最外周面から離間する方向に水平に独立して移動可能である。ウェハWが基板回転機構10によって回転すると、ウェハWには遠心力が作用する。保持チャック30は、ウェハWがその回転による遠心力によって保持チャック30から飛び出さないように、ウェハWの最外周面を保持するように構成されている。

0048

各チャック部材30aは円弧状に湾曲しており、保持チャック30はこれら円弧状のチャック部材30aの組み合わせによって環状形状を有する。環状の保持チャック30はホルダ連結部15およびウェハWと同心状に配置されている。保持チャック30はホルダ連結部15の半径方向内側に配置されている。

0049

図8はウェハWの最外周面に近接する方向に水平に移動するチャック部材30aを示す図である。図9はウェハWの最外周面から離間する方向に水平に移動するチャック部材30aを示す図である。すべてのチャック部材30aが複数のプッシャ32によってウェハWに近接する方向に移動すると、すべてのチャック部材30aは、ウェハWを挟むようにウェハWを保持する。逆に、すべてのチャック部材30aが複数のリリーサ34によってウェハWから離間する方向に移動すると、すべてのチャック部材30aは、ウェハWの保持を解除する。

0050

基板ホルダ5は、プッシャ32の付勢力およびリリーサ34の付勢力を受ける付勢力受け部40と、付勢力受け部40および保持チャック30に連結された複数の連結部材42とを備えている。付勢力受け部40は、複数の(本実施形態では、4つの)受け止め部材40aを備えている。受け止め部材40aの数はチャック部材30aの数に対応している。互いに隣接する受け止め部材40aの間には、隙間が形成されており、複数の受け止め部材40aは互いに非接触である。したがって、複数の受け止め部材40aは、独立して移動可能である。

0051

各受け止め部材40aは円弧状に湾曲しており、付勢力受け部40はこれら円弧状の受け止め部材40aの組み合わせによって環状形状を有する。環状の付勢力受け部40は、ホルダ連結部15、保持チャック30、およびウェハWと同心状に配置されている。付勢力受け部40はホルダ連結部15の半径方向外側に配置されており、各受け止め部材40aは付勢力受け部40の半径方向内側および半径方向外側に移動可能である。

0052

図6に示すように、各受け止め部材40aおよび各チャック部材30aは複数の(本実施形態では、3つの)連結部材42に接続されており、各受け止め部材40aはこれら複数の連結部材42を介して各チャック部材30aに連結されている。したがって、チャック部材30aは、受け止め部材40aと連動して水平方向に移動する。本実施形態では、基板保持装置1は、12本の連結部材42を備えており、これら12本の連結部材42はウェハWの周方向に沿って等間隔に、かつ放射状に配置されている。

0053

図8および図9に示すように、本実施形態では、プッシャ32は、シリンダ本体35とピストンロッド36とを備えるエアシリンダ37と、ピストンロッド36の先端に固定された球状のヘッド38とを備えた付勢装置である。ヘッド38はボールヘッドと呼ばれてもよい。本実施形態では、プッシャ32の数は、受け止め部材40aの数およびチャック部材30aの数に対応している。複数の(本実施形態では、4つの)プッシャ32は、ウェハWの周方向に沿って等間隔に配置されている(図6参照)。プッシャ32の数は本実施形態には限定されない。

0054

図8および図9に示すように、本実施形態では、リリーサ34は水平方向に配置された水平コイルばね(付勢部材)である。本実施形態では、12個のリリーサ34がホルダ連結部15に装着されており、各連結部材42は各リリーサ34を貫通している。リリーサ34の数は連結部材42の数に対応している。

0055

ホルダ連結部15は、連結部材42が貫通し、かつリリーサ34が装着される装着穴15aと、連結部材42が貫通する貫通穴15bとを有している。これら装着穴15aおよび貫通穴15bは、互いに連通しており、水平方向に延びている。装着穴15aは、連結部材42が貫通可能であり、かつリリーサ34が装着可能な大きさを有しており、貫通穴15bは連結部材42が貫通可能な大きさを有している。

0056

各受け止め部材40aは、ヘッド38の表面形状に対応する形状を有する円弧状の湾曲溝41を有している。複数の受け止め部材40aの複数の湾曲溝41の組み合わせによって、付勢力受け部40には、環状の窪みが形成される。湾曲溝41は、ヘッド38が緩やかに嵌まり合うサイズを有しており、付勢力受け部40は、ヘッド38が湾曲溝41に嵌まり合った状態でスムーズに回転可能である。

0057

シリンダ本体35の内部空間は、ピストンロッド36により第1圧力室35aと第2圧力室35bとに分けられており、シリンダ本体35には、2本の気体移送ライン(図示しない)が接続されている。気体移送ラインは気体供給源(図示しない)に接続されている。

0058

図8に示すように、気体移送ラインを通じて第1圧力室35aに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド36およびヘッド38はウェハWの最外周面に近接する方向に移動する。ヘッド38は、受け止め部材40aの湾曲溝41に嵌まり合った状態で、受け止め部材40aおよび連結部材42を介してチャック部材30aをウェハWの最外周面に押し付ける。複数のチャック部材30aは、ウェハWの最外周面に近接する方向に移動して、ウェハWを挟み込む。このようにして、保持チャック30はウェハWを保持(挟持)することができる。

0059

図10はウェハWを保持したときのチャック部材30aを示す図である。図10に示すように、チャック部材30aは、ウェハWと接触する接触面45と、保持されたウェハWの上面USの下方に位置する上面46とを有している。接触面45の縦断面は、ウェハWの最外周面の縦断面形状に沿うような湾曲形状を有している。接触面45は、上面46およびチャック部材30aの内側湾曲面47に接続されている。チャック部材30aは、上面46に接続された外側湾曲面48を有しており、外側湾曲面48は内側湾曲面47の反対側に位置している。

0060

チャック部材30aの接触面45は、ウェハWの最外周面(より具体的には、下側湾曲部Q、側部R、および上側湾曲部Pから構成されたベベル部B)に接触する接触面である。ウェハWは、裏面(すなわち、デバイスが形成されていない面)が上を向き、表面(すなわち、デバイスが形成されている面)が下を向くように、保持チャック30に保持される場合がある。この場合、保持チャック30は、各チャック部材30aの接触面45がデバイスに接触しないように、ウェハWを保持する。

0061

プッシャ32および回転装置12を含む基板保持装置1の動作は制御装置200によって制御される(図2参照)。制御装置200は、上述した動作制御部と同一であってもよく、または異なっていてもよい。制御装置200は、基板保持装置1を含む基板処理装置の全体の動作を制御してもよい。制御装置200はすべてのプッシャ32を動作させる。より具体的には、制御装置200は、気体移送ラインに接続された圧力調整機構(図示しない)を動作させて、すべてのエアシリンダ37への圧縮気体の供給を制御する。制御装置200は、保持チャック30がウェハWの最外周面を保持(挟持)した状態で、回転装置12を動作させて、ホルダ支持部材11を回転させる。

0062

プッシャ32は、ホルダ支持部材11の回転基台16の上方に配置されており、回転基台16とは分離して配置されている。したがって、プッシャ32は、回転基台16とともには回転せず、付勢力受け部40に対して付勢力を付与し続ける。付勢力受け部40および保持チャック30は、プッシャ32による付勢力を受けた状態でホルダ支持部材11とともに回転する。ウェハWは、保持チャック30に保持された状態で、ウェハWの軸心CPを中心として回転し、スクラバー50は、ウェハWのスクラブ処理を開始する。

0063

図11はウェハWをスクラブ処理するスクラバー50を示す図である。本実施形態では、保持チャック30は、そのチャック部材30aの全体がウェハWの上面USよりも下方に位置するようにウェハWを保持している。より具体的には、チャック部材30aの上面46はウェハWの上面USよりも下方に配置されている。したがって、スクラバー50は、そのテープ61がチャック部材30aに接触することなく、トップエッジ部E1を含むウェハWの上面USの全体をスクラブ処理することができる。

0064

本実施形態に係る基板処理装置との比較例について説明する。比較例では、ウェハWの上面の全体を処理するためには、ウェハWの中心側領域を保持してウェハWの上面の外側領域を処理する工程と、ウェハWの外側領域を保持してウェハWの上面の中心側領域を処理する工程とが必要である。したがって、ウェハWの上面の全体を処理するための2つの処理工程が必要である。結果として、ウェハWの処理工程には手間がかかり、これら2つの処理工程を実行するための複数の装置が必要となる。本実施形態によれば、ウェハWの上面の全体の処理は、ウェハWを保持する部位を変えることなく、1つの工程(すなわち、1台の基板処理装置)で効率的に行われる。

0065

図12はチャック部材30aの他の実施形態を示す図である。図12に示すように、チャック部材30aの上面46は、チャック部材30aの内側湾曲面47から外側湾曲面48に向かって斜め下方に傾斜する傾斜面であってもよい。このような形状により、テープ61のチャック部材30aへの接触が確実に防止される。上面46に付着した液体は積極的にウェハWの外部に流れ、液体の接触面45への浸入が防止される。

0066

図13はホルダ連結部15の他の実施形態を示す図である。図13に示すように、ホルダ連結部15の上面15cもチャック部材30aの上面46と同様に傾斜面(テーパー面)であってもよい。より具体的には、ホルダ連結部15の上面15cは、ホルダ連結部15の内周面15dから外周面15eに向かって斜め下方に傾斜している。図13に示す実施形態では、ホルダ連結部15の上面15cの傾斜角度およびチャック部材30aの上面46の傾斜角度は同一である。

0067

一実施形態では、チャック部材30aの材質は、疎水性または撥水性を有する樹脂(例えば、PEEKまたはPTFE)であってもよい。このような構成により、チャック部材30aは液体供給ノズル27から供給された液体をはじくことができるため、液体とともに流れる異物のチャック部材30aへの付着が防止される。チャック部材30aの材質のみならず、ホルダ支持部材11(より具体的には、ホルダ連結部15)の材質も疎水性または撥水性を有する樹脂であってもよい。

0068

図14はチャック部材30aの上方に配置された監視センサ120を示す図である。図14に示すように、チャック部材30aの上方には、チャック部材30aの上面46を検知する監視センサ120が配置されてもよい。監視センサ120は、チャック部材30aの上面46のみならず、ホルダ連結部15の上面15cを検知してもよい。監視センサ120は制御装置200に電気的に接続されており、制御装置200は監視センサ120から送られたセンサデータに基づいてチャック部材30aの上面46の状態を監視する。

0069

ウェハWのスクラブ処理中、スクラバー50は、そのテープ61によってチャック部材30aの上面46(およびホルダ連結部15の上面15c)を削ってしまうおそれがある。チャック部材30aが摩耗すると、保持チャック30はウェハWを適切に保持することができなくおそれがあり、結果として、ウェハWは保持チャック30から飛び出してしまうおそれがある。

0070

そこで、制御装置200は、監視センサ120から送られるセンサデータに基づいてチャック部材30aの上面46(およびホルダ連結部15の上面15c)がすり減っているか否かを判断し、この判断に基づいてインターロック動作を実行する。このインターロック動作は、ウェハWのスクラブ処理の開始を許容しない動作である。

0071

一実施形態では、監視センサ120は非接触型の表面粗さセンサである。この場合、制御装置200は、監視センサ120から送られたセンサデータに基づいて上面46の表面粗さを監視する。

0072

他の実施形態では、監視センサ120は、監視センサ120と上面46との間の距離を測定する距離センサである。この場合、制御装置200は、監視センサ120から送られたセンサデータに基づいて監視センサ120と上面46との間の距離を監視する。

0073

さらに他の実施形態では、監視センサ120は上面46を撮像する画像センサである。この場合、制御装置200は、監視センサ120から送られたセンサデータに基づいて上面46の画像を処理し、処理された画像を監視する。監視センサ120は、上面46に光を照射する発光部と、反射された光を受光する受光部とを備えた光学センサであってもよい。

0074

一実施形態では、チャック部材30aは異なる種類の要素(材質、色)を有する2層構造を有してもよい。例えば、チャック部材30aの上層(第1層)は黒色を有する材質(例えば、PEEK樹脂)であり、チャック部材30aの下層(第2層)は白色を有する材質(例えば、PTFE樹脂)であってもよい。他の実施形態では、チャック部材30aの下層は水または空気に反応すると、色が変わる材質から構成されてもよく、または水または空気に反応すると色が変わる変色部材がチャック部材30aの上層と下層との間に介在されてもよい。このような構成により、監視センサ120は、露出した下層を検知し、制御装置200は、上層の摩耗を確実に判断することができる。

0075

チャック部材30aの少なくとも上面46には、耐摩耗性を有するコーティング剤(例えば、ダイヤモンドコート)が塗装されていてもよい。このようなコーティング剤はチャック部材30aの寿命延ばすことができる。

0076

ウェハWのスクラブ処理が開始される前、またはウェハWのスクラブ処理終了後、制御装置200は、この上面46の摩耗具合を示す数値が所定のしきい値を超えたか否かを判断する。この数値が所定のしきい値を超えた場合、制御装置200はインターロック動作を実行する。

0077

ウェハWのスクラブ処理終了後、制御装置200は回転装置12の動作を停止させる。その後、図9に示すように、気体移送ラインを通じて第2圧力室35bに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド36およびヘッド38はウェハWから離間する方向に移動する。ホルダ連結部15に装着されたリリーサ34は、プッシャ32のウェハWからの離間とともに受け止め部材40aをホルダ連結部15から離間させる。結果として、連結部材42を介して受け止め部材40aに連結されたチャック部材30aはウェハWから離間する方向に水平に移動し、チャック部材30aの接触面45とウェハWの最外周面との間には隙間が形成される。このようにして、ウェハWは保持チャック30による保持から解放される。

0078

図15はプッシャ32の他の実施形態を示す図である。図15に示すように、プッシャ32は、ヘッド38の代わりに、カムフォロアとしてのヘッド80を備えてもよい。ヘッド80はカムフォロアヘッドと呼ばれてもよい。図15に示す実施形態では、ピストンロッド36はヘッド80に接続されており、ヘッド80のローラー80aは受け止め部材40aに接触可能である。図15では、受け止め部材40aは湾曲溝41(図8および図9参照)を有していないが、湾曲溝41を有してもよい。ウェハWのスクラブ処理中では、ヘッド80のローラー80aは、受け止め部材40aおよび連結部材42を介してチャック部材30aをウェハWの最外周面に押し付けつつ、ローラー80aの軸心を中心として回転する。

0079

図16はプッシャ32のさらに他の実施形態を示す図である。図16に示すように、プッシャ32は、エアシリンダ37と、ピストンロッド36の先端に固定された幅広形状を有するヘッド90とを備えている。ヘッド90は幅広ヘッドと呼ばれてもよい。ヘッド90は、その内側湾曲面90aから受け止め部材40aの外側湾曲面に向かって延びる複数の押圧ボール91を備えている。本実施形態では、5つの押圧ボール91が設けられているが、押圧ボール91の数は本実施形態には限定されない。

0080

第1圧力室35aに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド36およびヘッド90は受け止め部材40aに近接する方向に移動し、複数の押圧ボール91は受け止め部材40aおよび連結部材42を介してチャック部材30aをウェハWの最外周面に押し付ける。

0081

図17はプッシャ32のさらに他の実施形態を示す図である。図17に示すように、ヘッド90は、その内部に装着された複数の磁石92を備えてもよい。本実施形態では、5つの磁石92が設けられているが、磁石92の数は本実施形態には限定されない。これら複数の磁石92のそれぞれは、磁石92の一部が内側湾曲面90aから露出するように装着されている。

0082

受け止め部材40aの内部には、上述した磁石92と同じ数の磁石93が装着されている。これら複数の磁石93のそれぞれは、磁石93の一部が受け止め部材40aの外側湾曲面から露出するように装着されている。一実施形態では、これら磁石92および磁石93のそれぞれは、ネオジム磁石である。

0083

磁石92および磁石93は、同じ磁極同士が対向するように配置されており、磁石92と磁石93との間には、反発力が発生する。したがって、第1圧力室35aに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド36およびヘッド90は受け止め部材40aに近接する方向に移動し、磁石92は磁石93に近接する方向に移動する。磁石92が磁石93に近接すると、磁石92と磁石93との間には、反発力が作用し、受け止め部材40aは磁石93を介してホルダ連結部15に近接する方向に移動する。結果として、チャック部材30aは受け止め部材40aおよび連結部材42を介してウェハWの最外周面に押し付けられる。

0084

図17に示す実施形態では、プッシャ32は付勢力受け部40とは非接触であるので、付勢力受け部40が回転しても、プッシャ32と付勢力受け部40との接触に起因する騒音の問題は生じない。

0085

図18はウェハWを吸引保持する基板吸引機構100を示す図であり、図19図18のチャック部材30aの一部を上から見た図である。図18に示すように、基板保持装置1は、ウェハW、より具体的には、ウェハWのボトムエッジ部E2(図1参照)を吸引保持する基板吸引機構100を備えている。

0086

図18および図19に示すように、チャック部材30aは、接触面45および内側湾曲面47に接続された平坦部49をさらに有している。この平坦部49は、水平方向に、すなわち、ウェハWと平行に延びる部位である。本実施形態では、1つの平坦部49が描かれているが、平坦部49の数は複数であってもよい。複数の平坦部49は、ウェハWの周方向に沿って等間隔に配置されている。

0087

平坦部49は内側湾曲面47からウェハWの軸心CPに向かって突出しており、この平坦部49には、ウェハWと垂直に延びる吸引穴49aが形成されている。この吸引穴49aは貫通穴である。吸引穴49aの数は平坦部49の数に対応してもよい。基板吸引機構100は、吸引穴49aに接続された吸引ライン101と、吸引ライン101に接続された吸引装置102とを備えている。

0088

吸引ライン101の数は吸引穴49aの数に対応している。一実施形態では、複数の吸引ライン101が設けられる場合、これら複数の吸引ライン101は単一の吸引装置102に接続されてもよい。他の実施形態では、吸引ライン101の数に対応する吸引装置102が設けられてもよい。

0089

保持チャック30がウェハWを保持した状態で、吸引装置102が駆動されると、吸引ライン101および吸引穴49aを通じてウェハWの下面LS(より具体的には、ボトムエッジ部E2)は吸引保持される。図18および図19に示す実施形態では、保持チャック30および基板吸引機構100の両方はウェハWを保持することができるため、ウェハWはより確実に保持される。したがって、ウェハWの保持チャック30からの飛び出しは、より確実に防止される。

0090

ウェハWは、裏面(すなわち、デバイスが形成されていない面)が上を向き、表面(すなわち、デバイスが形成されている面)が下を向くように、保持チャック30に保持される場合がある。この場合、保持チャック30は、各チャック部材30aの平坦部49がデバイスに接触しないように、ウェハWを保持する必要がある。

0091

洗浄工程などの処理目的によっては、ウェハWは、表面(すなわち、デバイスが形成されている面)が上を向き、裏面(すなわち、デバイスが形成されていない面)が下を向くように、保持チャック30に保持される場合がある。この場合、デバイスが形成されている面は上を向いているため、保持チャック30がウェハWを保持しても、各チャック部材30aの平坦部49はデバイスには接触しない。

0092

図示しないが、平坦部49上には、ゴムシートなどの滑りにくい材質から構成された摩擦シートが貼り付けられてもよい。この摩擦シートおよび基板吸引機構100は、ウェハWの回転速度に応じて組み合わされてもよく、摩擦シートおよび基板吸引機構100のうちのいずれか一方が選択されてもよい。摩擦シートと基板吸引機構100との組み合わせは、ウェハWの保持チャック30からの飛び出しをより確実に防止することができる。

0093

ウェハWがスクラバー50によってスクラブ処理されると、ウェハWの上面USから除去された異物が保持チャック30の接触面45に付着することがある。このように、接触面45に付着した異物はウェハWに悪影響を与えるおそれがある。したがって、一実施形態では、液体供給ノズル27(図2参照)は、保持チャック30の接触面45に向かって純水などの洗浄液を噴射してもよい。

0094

他の実施形態では、基板保持装置1は、保持チャック30のウェハWとの接触面45を洗浄する洗浄機構110を備えてもよい。図20は洗浄機構110を示す図である。図20に示すように、洗浄機構110は、純水などの洗浄液を噴射する噴射ノズル111と、噴射ノズル111を上昇および下降させる昇降装置112と、噴射ノズル111を昇降装置112とともに水平移動させる水平移動装置スライダ)113とを備えている。噴射ノズル111は、鉛直方向に延びており、その途中で保持チャック30の接触面45に向かって折れ曲がった形状を有している。水平移動装置113は固定基台19上に載置されている。

0095

昇降装置112の一例として、エアシリンダを挙げることができ、水平移動装置113の一例として、スライドテーブルを挙げることができる。これら昇降装置112および水平移動装置113の動作の組み合わせは、噴射ノズル111の噴射口111aを接触面45に近接および離間することができる。

0096

ウェハWのスクラブ処理終了後、ウェハWは搬送機(図示しない)によって基板処理装置から取り出される。ウェハWが取り出された後、制御装置200は、噴射ノズル111の噴射口111aが接触面45を向くように、昇降装置112および水平移動装置113を動作させる。その後、噴射ノズル111は、保持チャック30の接触面45に向かって洗浄液を噴射し、接触面45を洗浄する。このとき、制御装置200は、基板回転機構10を動作させて、保持チャック30を回転させてもよい。

0097

図21乃至図23はウェハWを基板ホルダ5の上方まで押し上げる基板押し上げ機構130を示す図である。図21乃至図23に示す実施形態におけるチャック部材30aの断面形状と上述した実施形態におけるチャック部材30aの断面形状とは、異なっているが、同一であってもよい。

0098

基板保持装置1は、保持チャック30の下方であって、かつホルダ支持部材11の内側空間に配置された基板押し上げ機構130を備えている。ウェハWのスクラブ処理終了後、搬送機は、ウェハWを基板処理装置から取り出し、ウェハWを保持した状態で、ウェハWを搬送する。この基板押し上げ機構130は、ウェハWを保持チャック30の上方まで押し上げて、搬送機によるウェハWの保持を容易にするための機構である。

0099

基板押し上げ機構130は、ウェハWの下面LSに接触して、ウェハWを押し上げるプッシャピン131と、チャック部材30aの下方に配置され、プッシャピン131を収容する中空状の筒部材132と、プッシャピン131を押し上げる押し上げ装置133と、プッシャピン131を押し下げる押し下げ部材136とを備えている。

0100

プッシャピン131は、鉛直方向、すなわち、ウェハWに対して垂直に延びる棒体131aと、棒体131aの下端に固定され、押し下げ部材136を支持する支持体131bとを備えている。棒体131aは、ウェハWの下面LSをチャック部材30aの上面46よりも高い位置まで押し上げることが可能な長さを有している。筒部材132は、その内部に形成された挿入穴132aを有している。棒体131aはこの挿入穴132aに挿入されている。

0101

筒部材132は、チャック部材30aの下面に隣接して配置されており、チャック部材30aとは非接触である。したがって、チャック部材30aがプッシャ32およびリリーサ34によって水平方向に移動しても、基板押し上げ機構130はチャック部材30aとともに移動しない。基板押し上げ機構130の押し上げ装置133は上述した固定基台19(図2参照)に固定されてもよい。筒部材132は、ホルダ支持部材11と分離して配置されており、ホルダ支持部材11とともには回転しない。筒部材132は、筒部材132を固定する固定要素(図示しない)に固定されてもよい。

0102

本実施形態において、チャック部材30aは平坦部49を有している。平坦部49には、筒部材132の挿入穴132aに連通可能な連通部49bが形成されている。連通部49bは棒体131aが貫通可能な大きさを有する連通穴であり、棒体131aは挿入穴132aおよび連通部49bを通じてウェハWの下面LSにアクセスする。

0103

図24は連通部49bの他の実施形態を示す図である。図24に示すように、連通部49bは外側湾曲面48に向かって延びる切り欠きであってもよい。

0104

本実施形態では、押し上げ装置133は、シリンダ本体134とピストンロッド135とを備えるエアシリンダである。シリンダ本体134の内部空間は、ピストンロッド135により第1圧力室134aと第2圧力室134bとに分けられており、シリンダ本体134には、2本の気体移送ライン(図示しない)が接続されている。気体移送ラインは気体供給源(図示しない)に接続されている。

0105

ピストンロッド135はプッシャピン131に固定されている。したがって、プッシャピン131は、ピストンロッド135の上昇とともに上昇し、ピストンロッド135の下降とともに下降する。一実施形態では、ピストンロッド135とプッシャピン131とは一体的に構成されてもよい。

0106

本実施形態では、押し下げ部材136は鉛直方向に配置された鉛直コイルばね(付勢部材)である。プッシャピン131の棒体131aは押し下げ部材136を貫通しており、押し下げ部材136は筒部材132の下端と棒体131aの下端に固定された支持体131bとの間に配置されている。

0107

ウェハWのスクラブ処理終了後、制御装置200は、チャック部材30aの連通部49bが所定の位置で停止するように、回転装置12の動作を制御する。この所定の位置は、リリーサ34(図9参照)がチャック部材30aをウェハWから離間する方向に移動させると、チャック部材30aの連通部49bと筒部材132の挿入穴132aとが連通する位置である。

0108

図22に示すように、リリーサ34がチャック部材30aを移動させると、チャック部材30aの接触面45とウェハWの最外周面との間には隙間が形成される。このようなチャック部材30aの移動により、チャック部材30aの連通部49bは筒部材132の挿入穴132aと連通し、プッシャピン131は挿入穴132aおよび連通部49bを通じてウェハWにアクセス可能となる。

0109

この状態で、気体移送ラインを通じて第1圧力室134aに圧縮気体が供給されると、ピストンロッド135およびプッシャピン131は挿入穴132aおよび連通部49bを通じてウェハWの下面LSに接触し、プッシャピン131は、ウェハWの下面LSがチャック部材30aの上面46の上方に位置するまで、ウェハWを押し上げる(図23参照)。その後、搬送機は、ウェハWを保持し、搬送する。ウェハWの搬送後、押し下げ部材136は、支持体131bを下方向に付勢し、プッシャピン131は、その先端が連通部49bの下方に位置するまで下降される。

0110

図21乃至図24に示す実施形態では、単一の基板押し上げ機構130が描かれているが、基板保持装置1は複数の基板押し上げ機構130を備えている。これら複数の基板押し上げ機構130は保持チャック30の周方向に沿って等間隔に配置されており、複数のプッシャピン131の上昇動作は制御装置200によって同時に実行される。

0111

一実施形態では、基板押し上げ機構130(より具体的には、筒部材132)は、チャック部材30aの下面に固定されてもよい。この実施形態では、基板押し上げ機構130は保持チャック30とともに回転する。筒部材132は、その挿入穴132aがチャック部材30aの連通部49bに連通するように、チャック部材30aの下面に固定されており、プッシャピン131の棒体131aはこれら挿入穴132aおよび連通部49bを通じてウェハWにアクセスすることができる。

0112

図25は上述した基板処理装置(研磨装置)を備えた基板処理システムの一実施形態を模式的に示す平面図である。本実施形態では、基板処理システムは、多数のウェハが収容されたウェハカセット基板カセット)が載置される複数のロードポート152を備えたロードアンロード部151を有している。ロードポート152には、オープンカセットSMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、またはFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができるようになっている。SMIF、FOUPは、内部にウェハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

0113

ロードアンロード部151には、ロードポート152の配列方向に沿って移動可能な第1の搬送ロボットローダー)153が設置されている。第1の搬送ロボット153はロードポート152に搭載されたウェハカセットにアクセスして、ウェハをウェハカセットから取り出すことができるようになっている。

0114

基板処理システムは、水平方向に移動可能な第2の搬送ロボット156と、ウェハが一時的に置かれる第1仮置き台160および第2仮置き台161と、研磨ユニット167と、基板処理システム全体の動作を制御するシステムコントローラ163と、研磨されたウェハを洗浄する洗浄ユニット172と、洗浄されたウェハを乾燥させる乾燥ユニット173とをさらに備えている。第2仮置き台161と洗浄ユニット172との間には、ウェハを搬送するための第3の搬送ロボット180が配置されており、洗浄ユニット172と乾燥ユニット173との間には、ウェハを搬送するための第4の搬送ロボット181が配置されている。研磨ユニット167は、上述した基板処理装置と同様の構成を備えており、図25に示す実施形態では、研磨ユニット167は研磨装置である。

0115

次に、研磨ユニット167を用いてウェハを研磨するときのウェハの搬送ルートについて説明する。複数(例えば25枚)のウェハは、そのデバイス面が上を向いた状態で、ロードポート152のウェハカセット(基板カセット)内に収容されている。第1の搬送ロボット153は、ウェハカセットから1枚のウェハを取り出し、ウェハを第1仮置き台160に載置する。

0116

第2の搬送ロボット156は、ウェハを第1仮置き台160から取り出し、ウェハを研磨ユニット167に搬送する。上述した実施形態で説明したように、ウェハの裏面は研磨ユニット167によって研磨される。第2の搬送ロボット156は、研磨されたウェハを研磨ユニット167から取り出し、第2仮置き台161に載置する。第3の搬送ロボット180は、ウェハを第2仮置き台161から取り出し、洗浄ユニット(洗浄装置)172に搬送する。

0117

ウェハは第2の搬送ロボット156によって洗浄ユニット172に搬送される。第2の搬送ロボット156は上述した実施形態で説明した搬送機に相当する。ウェハは、その表面(デバイスが形成されている面)が上を向いた状態で、洗浄ユニット172で洗浄される。洗浄ユニット172は、上述した実施形態で説明した基板保持装置1を備えてもよい。

0118

図26は洗浄ユニット172の一実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。洗浄ユニット172は、例えば、ペンシル洗浄ユニットである。この洗浄ユニット172は、上述した実施形態で説明した基板保持装置1と、ウェハWの上面USを洗浄するペンシル洗浄部材210と、ウェハWの上面USに二流体を噴射する二流体ジェットノズル212とを備えている。洗浄ユニット172では、ペンシル洗浄部材210は上述した実施形態で説明したスクラバー50に相当する。

0119

ペンシル洗浄部材210は、ウェハWの上面USに接触されるペンスポンジ210aと、ペンスポンジ210aを保持するアーム210bとを備えている。アーム210bはウェハWと平行な平面内で旋回するように構成されている。ペンスポンジ210aは、アーム210bの旋回によってウェハWの半径方向に移動し、ウェハWの上面US(デバイスが形成されている面)に接触する。

0120

本実施形態においても、基板ホルダ5は、ウェハが基板ホルダ5に保持された状態において、ウェハWの上面USよりも下方に配置されているため、ペンスポンジ200aは、基板ホルダ5に接触することなく、ウェハWの上面USの全体を洗浄することができる。結果として、ペンシル洗浄部材210は、ウェハの上面USの全体に異物が付着した場合であっても、異物を除去することができる。

0121

二流体ジェットノズル212は、洗浄アーム213に取り付けられており、洗浄アーム213とともにウェハWの上方で移動する。二流体ジェットノズル212には液体と気体が供給され、二流体ジェットノズル212からは液体と気体との混合流体がウェハWの上面に噴射される。このように、本実施形態においては、洗浄ユニット172は、ペンシル洗浄部材210および二流体ジェットノズル200を備えている。

0122

一実施形態では、上述した実施形態に係る基板処理装置(図2参照)は、ペンシル洗浄部材210を備えてもよい。この場合、制御装置200は、ペンシル洗浄部材210の動作を、ウェハWを洗浄するウェハ洗浄動作からチャック部材30aの接触面45を洗浄するチャック洗浄動作に切り替える。接触面45はウェハWの上面USよりも低い位置にあるため、ペンシル洗浄部材210は、ペンスポンジ210aが最も下降したときの位置が接触面45の洗浄位置になるように、設計されてもよい。制御装置200は、ペンシル洗浄部材210によるチャック洗浄動作とともに液体供給ノズル27からの液体を噴射してもよい。

0123

図25に示すように、第4の搬送ロボット181は、洗浄されたウェハを洗浄ユニット172から取り出し、乾燥ユニット173に搬送する。ウェハは乾燥ユニット173によって乾燥される。一実施形態では、乾燥ユニット173は、ウェハをその軸心まわり高速で回転させることによってウェハをスピン乾燥させるように構成されてもよい。他の実施形態では、乾燥ユニット173は、純水ノズルおよびIPAノズルをウェハの半径方向に移動させながら、純水ノズルおよびIPAノズルから純水とIPA蒸気イソプロピルアルコールとN2ガスとの混合物)をウェハの上面に供給することでウェハを乾燥させるIPAタイプであってもよい。

0124

乾燥ユニット173も洗浄ユニット172と同様に、上述した実施形態で説明した基板保持装置1を備えているため、基板ホルダ5は、ウェハWの上面よりも下方に配置されている。このような構成により、ウェハWの乾燥工程において、ウェハからはじき飛ばされた液体は、チャック部材30aには接触せずに、チャック部材30aの上方を通過する。したがって、液体は、チャック部材30aの接触面45とウェハWの最外周面との間には浸入しない。

0125

乾燥されたウェハは第1の搬送ロボット153によりロードポート152のウェハカセットに戻される。このようにして、基板処理システムは、ウェハの研磨、洗浄、乾燥、およびロードアンロード部への搬送の一連の工程を行うことができる。

0126

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

0127

1基板保持装置
5基板ホルダ
10基板回転機構
11ホルダ支持部材
12回転装置
12aモータ
12bモータプーリ
15ホルダ連結部
15a装着穴
15b貫通穴
15c 上面
15d内周面
15e外周面
16回転基台
17駆動歯車
18従動歯車
19固定基台
20タイミングベルト
27液体供給ノズル
30保持チャック
30aチャック部材
32プッシャ
34リリーサ
35シリンダ本体
35a 第1圧力室
35b 第2圧力室
36ピストンロッド
37エアシリンダ
38ヘッド(ボールヘッド)
40付勢力受け部
40a 受け止め部材
41湾曲溝
42連結部材
45 接触面
46 上面
47内側湾曲面
48外側湾曲面
49平坦部
49a吸引穴
49b 連通部
50スクラバー
51 スクラバーシャフト
53揺動アーム
54揺動軸
55軸回転機構
56 スクラバー昇降機構
58 スクラバー回転機構
60テープカートリッジ
61テープ
62押圧部材
63付勢機構
64テープ繰り出しリール
65テープ巻き取りリール
67テープ巻き取り軸
69,70かさ歯車
71エンドマーク検知センサ
80 ヘッド(カムフォロアヘッド)
80aローラー
90 ヘッド(幅広ヘッド)
90a 内側湾曲面
91押圧ボール
92,93磁石
100基板吸引機構
101吸引ライン
102吸引装置
110洗浄機構
111噴射ノズル
111a噴射口
112昇降装置
113水平移動装置
130基板押し上げ機構
131プッシャピン
131a棒体
131b支持体
132筒部材
132a挿入穴
133押し上げ装置
134 シリンダ本体
134a 第1圧力室
134b 第2圧力室
135 ピストンロッド
136押し下げ部材
190静圧支持機構
191支持ステージ
193支持軸
198ステージ昇降機構
199ステージ回転機構
200制御装置
210ペンシル洗浄部材
210aペンスポンジ
210bアーム
212二流体ジェットノズル
213 洗浄アーム

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