JP2004115872A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、挟持部材による基板の挟持／解放を行う。基板の挟持／解放を行う状態と挟持状態または解放状態に保持する状態とを切り換える。
【解決手段】この基板処理装置は、ウエハＷを保持しつつ回転するスピンチャック１と、ウエハＷを挟持／解放可能な複数の挟持ピン２１と、複数の挟持ピン２１の動作をスピンチャック１の回転と連動させる連動機構とを有する。この連動機構は、スピンチャック１の回転軸１２と平行な方向に関して凹凸するカム面３１を有するカム部材３０と、スピンチャック１の回転に伴ってカム面３１上を移動することにより上下動するカムフォロワ２５を備え、このカムフォロワ２５の挟持ピン２１の挟持／解放動作に変換する動作変換機構２０とを有する。カム部材３０を上下動させることで、スピンチャック１の回転と挟持ピン２１の動作との連動／非連動を切り換えることができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板を回転させながら当該基板に対して処理（とくに処理流体による処理）を施す基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象の基板には、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パネル用ガラス基板、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およびフォトマスク用基板等の各種の基板が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面および周端面（場合によってはさらに裏面）の全域に銅薄膜などの金属薄膜を形成した後、この金属薄膜の不要部分をエッチング除去する処理が行われる場合がある。たとえば、配線形成のための銅薄膜は、ウエハの表面のデバイス形成領域に形成されていればよいから、ウエハの表面の周縁部（たとえば、ウエハの周端から幅５ｍｍ程度の部分）、裏面および周端面に形成された銅薄膜は不要となる。そればかりでなく、周縁部、裏面および周端面の銅または銅イオンは、基板処理装置に備えられた基板搬送ロボットのハンドを汚染し、さらにこの汚染が当該ハンドによって保持される別の基板へと転移するという問題を引き起こす。
【０００３】
同様の理由から、基板周縁に形成された金属膜以外の膜（酸化膜や窒化膜など）を薄くエッチングすることによって、その表面の金属汚染物（金属イオンを含む）を除去するための処理が行われることがある。
ウエハの周縁部および周端部の薄膜を選択的にエッチングするための基板周縁処理装置は、たとえば、ウエハを水平に保持して回転するスピンチャックと、このスピンチャックの上方においてウエハ上の空間を制限する遮断板と、ウエハの下面にエッチング液を供給するエッチング液供給ノズルとを含む。ウエハの下面に供給されたエッチング液は、遠心力によってウエハの下面を伝わってその回転半径方向外方へと向かい、ウエハの周端面を伝ってその上面に回り込み、このウエハの上面の周縁部の不要物をエッチングする。このとき、遮断板は、ウエハの上面に近接して配置され、この遮断板とウエハとの間には、窒素ガス等の不活性ガスが供給される。
【０００４】
この不活性ガスの流量、遮断板とウエハとの距離およびスピンチャックの回転数を適切に調整することによって、エッチング液の回り込み量を調整できるので、ウエハ上面の周縁部の所定幅（たとえば１〜７ｍｍ）の領域を選択的にエッチング処理することができる（いわゆるベベルエッチング処理）。
ウエハの下面からエッチング液を供給する関係で、スピンチャックには、複数の挟持ピンでウエハの周縁部を挟持する構成のメカニカルチャックが用いられる。しかし、挟持ピンがウエハの周縁部の同一箇所に終始接触していると、挟持ピンの陰になる箇所についてはウエハの周縁部の処理を行うことができない。
【０００５】
そこで、下記特許文献１に開示されているように、スピンチャックを回転している途中で挟持ピンによる挟持を一時的に緩和または解除し、スピンチャックとウエハとの相対回転を生じさせることにより、挟持ピンによる挟持位置をずらす構成が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１１８８２４号公報
【特許文献２】
特開平４−１８６６２６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の先行技術では、挟持ピンを駆動するために、スピンベース内にエアシリンダおよびリンク機構を組み込み、スピンベースに駆動用の圧縮空気を供給する構成をとっているため、構成が複雑であり、それに応じて、挟持ピンによる挟持／解放動作が安定しないという問題があった。
また、上記のような構成では、スピンチャックに対してウエハを相対回転させるときに、挟持ピンとウエハの周端面とが擦れ合うから、挟持ピンの摩耗が生じるという問題がある。
【０００８】
さらに、スピンチャックに対するウエハの相対回転量を正確に制御することができないから、ウエハの回転位置を管理することができない。
また、処理中に挟持ピンによるウエハの挟持を解除すると、ウエハと遮断板との間の微小な間隙を一定に保持することができず、これにより、ウエハの裏面からのエッチング液の回り込み量を正確に制御することができなくなる。
そこで、この発明の目的は、簡単な構成で、基板の回転中に、挟持部材による基板の挟持／解放を行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【０００９】
また、この発明の他の目的は、挟持部材による基板の挟持／解放を行う状態と基板を挟持状態または解放状態に保持する状態とを切り換えることができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、部品の摩耗の問題を軽減でき、基板を安定に保持して回転させることができ、これにより高品質な基板処理を可能とした基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【００１０】
また、この発明のさらに他の目的は、基板の回転位置の管理が容易な基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
さらに、この発明の他の目的は、基板の周縁部に対する処理を良好に行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
また、この発明のさらに他の目的は、基板処理中に、基板を終始安定に保持することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持しつつ所定の回転軸まわりに回転する基板回転部材（１）と、この基板回転部材に設けられ、基板を挟持／解放可能な複数の挟持部材（２１，２１−１〜２１−６，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）と、これらの複数の挟持部材の挟持／解放動作を上記基板回転部材の回転と連動させる連動機構（２０，３０）とを含み、上記連動機構が、上記回転軸と平行な方向に関して凹凸を有し、上記基板回転部材の回転軸を周回する形状のカム面（３１）を有するカム部材（３０）と、上記基板回転部材に設けられ、上記カム部材のカム面に当接し、上記基板回転部材と上記カム部材との相対回転に伴って上記カム面上を移動することにより上記回転軸にほぼ平行な方向に運動するカムフォロワ（２５）を備え、このカムフォロワの運動を上記複数の挟持部材の挟持／解放動作に変換する動作変換機構（２０）とを有するものであることを特徴とする基板処理装置である。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。
【００１２】
この構成によれば、基板回転部材が回転軸まわりに回転すると、この基板回転部材とカム部材との相対回転に伴って、カムフォロワがカム部材のカム面上を周回移動し、その結果、カムフォロワは回転軸に沿って運動する。このカムフォロワの運動は、基板回転部材に設けられた複数の挟持部材の動作に変換される。このような簡単な構成によって、基板を回転させている状態で、挟持部材による基板の挟持／解放を行わせることができる。
【００１３】
複数の挟持部材は、同時に基板を挟持し、かつ同時に基板を解放するように動作してもよい。たとえば、すべての挟持部材が基板の挟持を解放している状態で基板回転部材の回転を加速または減速することにより、基板回転部材に対する基板の相対回転を生じさせることができる。これにより、挟持部材による基板の挟持位置を変更することができる。
ただし、このような構成を採用すると、挟持部材と基板との摺接に起因して挟持部材が摩耗するので、基板回転部材に対する基板の相対回転が生じないようにする方が好ましい。
【００１４】
請求項２記載の発明は、上記カム面と上記カムフォロワとの関係が、上記複数の挟持部材のうちの少なくとも一対の挟持部材による基板の挟持／解放をタイミングをずらして生じさせるように定められていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
この構成によれば、複数の挟持部材のうちの少なくとも一対の挟持／解放のタイミングがずれるから、いずれかの挟持部材で基板を挟持する一方で、別の挟持部材は基板の周端面から退避させることができる。したがって、複数の挟持部材を順次基板の周端面から退避させていけば、基板の周縁部および周端面に対して処理流体（処理液または処理ガス）による処理を施すときに、基板の全周にわたって良好な処理を施すことができる。しかも、この場合には、基板回転部材に対して基板を相対回転させる必要がないので、挟持部材の摩耗を抑制することができる。
【００１５】
さらに、基板が終始いずれかの挟持部材によって挟持されるようにしておけば、基板の保持を、その回転期間中終始安定に行うことができる。したがって、たとえば、基板の表面に遮断板を近接させた状態で基板表面に対する処理を行う場合には、遮断板と基板表面との間の間隔を終始厳密に制御できる。これによって、基板に対する処理品質を向上することができる。
さらに、基板の回転中、基板が終始いずれかの挟持部材によって保持され、基板回転部材に対する基板の相対回転を生じないようにすることによって、基板の回転位置の管理を容易に行える。
【００１６】
請求項３記載の発明は、上記基板回転部材と上記カム部材のカム面との間の上記回転軸に沿う方向の距離を変化させることにより、上記連動機構を作動モードと不作動モードとの間で切り換えるモード切り換え手段（４３，５０）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板回転部材とカム部材のカム面との間の距離を変化させることにより、カムフォロワとカム面とが接触しない状態としたり、カムフォロワがカム面上を移動することにより挟持部材が挟持／解放動作する状態としたり、カム面と基板回転部材とを近接させて、たとえば挟持部材が終始解放状態保持にされるようにしたりすることができる。このようにして、基板回転部材の回転に連動して挟持部材の挟持／解放が生じる作動モードと、このような連動が生じない不作動モードとの間で、連動機構の動作モードを切り換えることができる。
【００１７】
たとえば、基板回転部材に対する基板の搬入または搬出を行うときは、基板回転部材の回転位置によらずに挟持部材が解放状態に維持されることが好ましいから、このような状態となり得る不作動モードとすればよい。また、とくに、基板回転部材に保持された基板の周縁部に対して処理流体による処理を施すときには、連動機構を作動モードとして、挟持部材による基板の挟持を開閉させることが好ましい。また、たとえば処理液によって基板を処理した後に、基板を高速回転させてその表面の処理液を振り切って乾燥する乾燥処理を行うときには、挟持部材が挟持状態に維持されるように、連動機構を不作動モードとすることが好ましい。
【００１８】
請求項４記載の発明は、基板を保持しつつ回転する基板回転部材（１）と、この基板回転部材に設けられ、基板を挟持／解放可能な複数の挟持部材（２１，２１−１〜２１−６，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）と、これらの複数の挟持部材の挟持／解放動作を上記基板回転部材の回転と連動させるとともに、上記複数の挟持部材のうちの少なくとも一対の挟持部材による基板の挟持／解放をタイミングをずらして生じさせる連動機構（２０，３０）と、この連動機構を作動モードと不作動モードとで切り換えるモード切り換え手段（４３，５０）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【００１９】
この構成により、請求項２および請求項３に関連して説明した効果と同様な効果を達成できる。
請求項５記載の発明は、上記モード切り換え手段は、上記複数の挟持部材が上記基板回転部材の回転に連動して基板を挟持／解放する作動モードと、上記複数の挟持部材を挟持状態で保持する不作動モードとの間で上記連動機構の動作モードを切り換えるものであることを特徴とする請求項３または４記載の基板処理装置である。
【００２０】
この構成によれば、作動モードにおいて挟持部材による基板の挟持／解放が生じ、不作動モードにおいて挟持部材が挟持状態に保持される。これにより、たとえば基板の周縁部に処理流体を供給し、この周縁部の処理を行うときには、作動モードとし、その後に基板表面の処理液を振り切って乾燥するときには不作動モードとすることにより、基板の周縁部の処理を良好に行うことができ、かつ、乾燥工程における基板の保持を安定に行うことができる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、上記切り換え手段は、上記複数の挟持部材が上記基板回転部材の回転に連動して基板を挟持／解放動作させる作動モードと、上記複数の挟持部材を挟持状態に保持する第１不作動モードと、上記複数の挟持部材を解放状態に保持する第２不作動モードとのいずれかに、上記連動機構の動作モードを切り換えるものであることを特徴とする請求項３または４記載の基板処理装置である。
【００２２】
この構成によれば、基板に処理流体を供給して処理を行うときには作動モードとし、たとえば、基板回転部材の回転を加速または減速するときや、基板表面の処理液の排除等のために基板回転部材を高速回転するときには第１不作動モードとし、基板回転部材に対する基板の相対回転を生じさせたいときや、基板回転部材に対する基板の搬入または搬出を行うときには第２不作動モードとすればよい。
【００２３】
請求項７記載の発明は、上記作動モードは、上記複数の挟持部材の一部によって基板を保持する第１基板保持状態と、上記複数の挟持部材の別の一部によって基板を保持する第２基板挟持状態と、第１基板挟持状態と第２基板挟持状態との間での切り換えの際に上記複数の挟持部材の全てによって基板を挟持する中間挟持状態とを含むことを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００２４】
この発明によれば、作動モードにおいて、複数の挟持部材はそれらの一部により基板を保持する第１基板保持状態と、それらのうちの別の一部によって基板を保持する第２基板保持状態との間で切り換えられ、これにより、たとえば基板の周縁部に処理流体を供給する場合に、この処理流体を基板の周縁部の全域に良好に供給できる。さらに、第１基板保持状態と第２基板保持状態と間の切り換えの際に、複数の挟持部材のすべてによって基板を挟持する中間挟持状態が存在するから、基板を保持する挟持部材の切り換えの際に、基板の保持が不安定になることがない。これにより、たとえば、基板の表面に遮断板を近接させた状態で処理を行う場合に、遮断板と基板との間の距離を基板処理期間中終始安定に保持することができる。また、上記中間挟持状態が存在することによって、基板回転部材に対する基板の相対回転を確実に阻止することができるから、そのような相対回転に起因する挟持部材の摩耗を抑制することができる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、上記連動機構は、上記作動モードにおいて、上記複数の挟持部材の挟持／解放の周期を変化させる周期変更手段（５０）を含むものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成により、挟持部材の挟持／解放の周期を変更できるから、たとえば処理流体による基板の周縁部の処理に悪影響を与えない速さで挟持部材の挟持／解放を行わせることができる。
【００２６】
たとえば、上記カム部材が上記カム面を上記回転軸まわりに回転させることができるように設けられており、このカム面を回転軸まわりに回転させるように上記カム部材を回転駆動するカム回転駆動機構（３８）が備えられている場合には、上記周期変更手段は、上記カム回転駆動機構を制御してカム部材の回転速度を可変制御するカム回転制御手段（５０）によって構成することができる。
請求項９記載の発明は、上記基板回転部材に保持された基板の周縁部にエッチング液を供給するエッチング液供給手段（１５，１６，１８）をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置である。
【００２７】
この構成によって、基板の周縁部に対してエッチング処理または洗浄処理を施すことができる。
請求項１０記載の発明は、基板回転部材（１）により基板を保持しつつ回転させる基板回転工程と、上記基板回転部材に設けられた複数の挟持部材（２１，２１−１〜２１−６，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）による挟持／解放動作を上記基板回転部材の回転と連動させるとともに、上記複数の挟持部材のうちの少なくとも一対の挟持部材による基板の挟持／解放をタイミングをずらして生じさせる基板挟持／解放工程と、上記複数の挟持部材による挟持／解放動作が上記基板回転部材の回転と連動する作動モードと、このような連動が生じない不作動モードとで切り換えるモード切り換え工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。
【００２８】
この方法により、請求項２および３の発明に関連して述べた効果と同様な効果が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
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説明するための図解的な断面図である。この基板処理装置は、ほぼ円形の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をほぼ水平に保持して、その中心を通る鉛直軸線まわりに回転させるスピンチャック１と、このスピンチャック１の上方に配置され、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面に近接配置させることができるウエハ対向面２ａを備えた遮断板２とを有している。遮断板２は、ほぼ円盤状に形成されていて、ウエハ対向面２ａは、ウエハＷよりも径の若干小さな円形に形成されている。遮断板２の上面には鉛直方向に沿った回転軸３が結合されており、この回転軸３には、遮断板回転駆動機構４からの回転力が与えられるようになっている。また、遮断板２をスピンチャック１に対して昇降させるために、遮断板昇降駆動機構５が設けられている。
【００３０】
回転軸３は、中空軸となっており、その内部に処理液供給管６が挿通されている。この処理液供給管６の先端は、遮断板２の中央に形成された貫通孔を挿通して、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上面の中央に対向する位置まで延び、処理液供給ノズル７を形成している。処理液供給管６には、処理液供給バルブ８を介して、純水等の処理液を供給できるようになっている。
回転軸３の内部において、回転軸３の内壁と処理液供給管６との間には、不活性ガス供給通路９が形成されている。この不活性ガス供給通路９には、不活性ガス供給バルブ１０を介して、窒素ガス等の不活性ガスが供給されるようになっている。
【００３１】
スピンチャック１は、円盤状のスピンベース１１と、スピンベース１１の下面の中央部に鉛直方向に沿って結合された中空の回転軸１２と、この回転軸１２に回転駆動力を与えるチャック回転駆動機構１３とを備えている。回転軸１２には、処理液供給管１５が挿通されており、この処理液供給管１５には、エッチング液供給源からのエッチング液がエッチング液供給バルブ１６を介して供給され、また、純水供給源からの純水が純水供給バルブ１７を介して供給できるようになっている。処理液供給管１５は、スピンベース１１の上面まで延びていて、その先端部は、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面の中央に向けてエッチング液または純水を供給する処理液供給ノズル１８を形成している。
【００３２】
スピンベース１１の上面には、ウエハＷの下面の周縁部を支持する支持ピン１９が、スピンベース１１の周方向に沿って複数個（たとえば等角度間隔で３個）設けられている。また、スピンベース１１には、ウエハＷの周端面に当接して支持ピン１９上に保持されたウエハＷの周端面に当接して、このウエハＷを挟持するための複数本の挟持ピン２１が取り付けられている。この実施形態では、挟持ピン２１は、スピンベース１１の周方向に沿って、等角度間隔で６本設けられている。
【００３３】
挟持ピン２１によるウエハＷの挟持／解放を切り換えるために、各挟持ピン２１に関連して動作変換機構２０が設けられている。より具体的には、動作変換機構２０は、一端に上記挟持ピン２１が結合され、他端にカムフォロワとしてのコロ２５が回転可能に取り付けられた揺動レバー２４を備えている。この揺動レバー２４は、スピンベース１１の下面に固定されたブラケット２２に支持されている支軸２３に対して回転可能に結合されている。支軸２３は、スピンベース１１の回転半径方向に直交する水平方向に沿っている。したがって、揺動レバー２４はスピンベース１１の回転半径方向を含む鉛直面内で揺動可能となっている。
【００３４】
揺動レバー２４において支軸２３とコロ２５との間の位置には、挟持ピン２１を挟持状態に付勢するための付勢手段としての圧縮コイルばね２６がスピンベース１１の下面との間に配置されている。すなわち、圧縮コイルばね２６は、揺動レバー２４をスピンベース１１の回転半径方向内方側の位置において押し下げるように付勢し、これにより、揺動レバー２４の支軸２３よりも回転半径方向外方側の部分が押し上げられるから、挟持ピン２１は、回転半径方向内方へと向かうように付勢されることになる。
【００３５】
コロ２５は、揺動レバー２４の端部に、揺動レバー２４の軸まわりに回転可能に設けられている。このコロ２５の下方には、回転軸１２を取り囲むように、カム部材３０が設けられている。このカム部材３０は、コロ２５に対向する上面に、回転軸１２のまわりを周回する形状のカム面３１を有している。より具体的には、カム部材３０は、回転軸１２まわりに回転可能に設けられ、回転軸１２がその内部を挿通している筒状の本体部３２と、この本体部３２の上端において回転半径方向外方側へと張り出したフランジ部３３とを備えていて、このフランジ部３３の上面にカム面３１が設けられている。
【００３６】
筒状の本体部３２は、回転軸１２の方向に沿って間隔をあけて外嵌された一対対の軸受け３５，３６を介してブラケット３７に結合されている。このブラケット３７には、カム部材３０を回転軸１２のまわりに回転駆動するための駆動力を発生するカム部材回転駆動機構としてのモータ３８が取り付けられている。このカム部材回転用モータ３８の回転力は、モータプーリ３９およびタイミングベルト４０を介して、筒状の本体部３２の下端に結合されたプーリ４１に伝達されるようになっている。
【００３７】
一方、ブラケット３７には、たとえば多段エアシリンダやボールねじ機構によって構成されるカム部材昇降駆動機構４３が結合されていて、このカム部材昇降駆動機構４３を動作させてブラケット３７を昇降させることにより、カム部材３０を回転軸１２に沿って上下動させることができるようになっている。
図２（Ａ）は、カム面３１の構成を説明するための平面図であり、図２（Ｂ）は、カム面３１の周方向に沿う切断面線ＩＩＡ−ＩＩＡにおける断面図である。カム面３１には、周方向に間隔をあけて、複数箇所（この実施形態では等間隔で３箇所）に、上方（回転軸と平行な方向）に突出した凸部４５（図中斜線を付して示す。）が形成されている。そして、隣り合う凸部４５，４５の間の谷部４６は平坦面をなしている。
【００３８】
この実施形態では、谷部４６を形成する平坦面は、６０度よりも大きな角度範囲にわたって形成されており、この結果、凸部４５は、６０度よりも少ない角度範囲に延在して形成されている。凸部４５は、周方向に沿うなだらかな勾配の登り斜面および下り斜面によって形成された山形状をしており、３箇所に形成された凸部４５の頂部は、等角度間隔（すなわち１２０度間隔）で、カム面３１上に存在している。
【００３９】
６本の挟持ピン２１−１〜２１−６がカム面３１に対して図２（Ａ）に示す相対配置にあるとき、カム面３１が適切な高さにあれば、挟持ピン２１−１，２１−３，２１−５に対応した動作変換機構２０のコロ２５（図１参照）は、回転軸１２に沿って上方に押し上げられ、その結果、挟持ピン２１−１，２１−３，２１−５は、ウエハＷの周端面から退避し、ウエハＷの挟持を解放した解放状態となる。これに対して、谷部４６に対応した位置にある挟持ピン２１−２，２１−４，２１−６については、それらに対応する動作変換機構２０のコロ２５がカム面３１からの上方への押し上げ力を受けないので、圧縮コイルばね２６の付勢力によって、ウエハＷの周端面に当接した挟持状態となっている。
【００４０】
このような状態から、スピンチャック１とカム部材３０とを回転軸１２まわりに相対回転させると、挟持ピン２１−１〜２１−６と凸部４５との位置関係が変動する。その結果、３本の挟持ピン２１−１，２１−３，２１−５の組がウエハＷを挟持して保持する第１保持状態と、別の３本の挟持ピン２１−２，２１−４，２１−６の組がウエハＷを挟持して保持する第２保持状態との間で交互に切り換わることになる。上記のとおり、谷部４６を形成する平坦面は、６０度よりも大きな角度範囲にわたって形成されているから、第１保持状態と第２保持状態との間での切り換わりに際し、すべての挟持ピン２１−１〜２１−６がウエハＷを挟持する中間挟持状態が存在することになる。
【００４１】
カム面３１の高さは、カム部材昇降駆動機構４３を作動させて変更することができる。これにより、カム面３１を十分低い位置（全閉位置）に配置すれば、カム面３１の凸部４５がいずれの動作変換機構２０のコロ２５とも接触しない状態とすることができる。これにより、すべての挟持ピン２１−１〜２１−６が挟持状態（閉状態）となり、スピンチャック１とカム部材３０との相対回転に拘わらず、ウエハＷを終始挟持する第１不作動モードとすることができる。
【００４２】
また、カム面３１の高さを、凸部４５がコロ２５を押し上げ、谷部４６においてはコロ２５の押し上げが生じない中間高さ（開閉位置）に設定すると、スピンチャック１とカム部材３０との相対回転に伴って、すなわち、スピンチャック１の回転に連動して、挟持ピン２１−１〜２１−６の開閉が生じる作動モードとすることができる。
さらに、カム面３１の高さを凸部４５および谷部４６のいずれにおいてもコロ２５の押し上げが生じる十分な高さ（全開位置）に設定すれば、スピンチャック１とカム部材３０との相対回転によらずにすべての挟持ピン２１−１〜２１−６は、ウエハＷの周端面から退避した解放状態（閉状態）に保持され、第２不作動モードとすることができる。
【００４３】
チャック回転駆動機構１３、カム部材回転用モータ３８、カム部材昇降駆動機構４３、遮断板回転駆動機構４および遮断板昇降駆動機構５の動作は、制御部５０によって制御されるようになっている。また、処理液供給バルブ８、不活性ガス供給バルブ１０、エッチング液供給バルブ１６および純水供給バルブ１７の開閉も、制御部５０によって制御されるようになっている。
未処理のウエハＷを搬入するときは、遮断板昇降駆動機構５が制御部５０によって制御されることにより、遮断板２は、スピンチャック１の上方に退避した状態とされる。また、制御部５０は、カム部材昇降駆動機構４３を制御することにより、カム部材３０を全開位置まで上昇させ、挟持ピン２１−１〜２１−６のすべてが解放状態となる上記第２不作動モードとする。この状態で、搬送ロボット（図示せず）によって、スピンベース１１上の支持ピン１９に、未処理のウエハＷが載置される。このとき、ウエハＷは、たとえば、そのデバイス形成面（活性面）が、遮断板２に対向する上面とされる。
【００４４】
次に、制御部５０は、カム部材昇降駆動機構４３を制御することによって、カム部材３０を、全閉位置まで下降させ、上記第１不作動モードとする。したがって、すべての挟持ピン２１によってウエハＷが安定に保持されることになる。さらに、制御部５０は、遮断板昇降駆動機構５を制御することにより、遮断板２をスピンチャック１に向けて下降させ、ウエハ対向面２ａをウエハＷの上面に近接した位置に導く。
【００４５】
この状態で、制御部５０は、遮断板回転駆動機構４およびチャック回転駆動機構１３を制御することによって、スピンチャック１および遮断板２を、たとえば同方向にほぼ同回転速度で同期回転させる。それとともに、制御部５０は、不活性ガス供給バルブ１０を開いて、ウエハＷの上面に不活性ガスを供給させる。また、制御部５０は、エッチング液供給バルブ１６を開き、処理液供給ノズル１８からウエハＷの下面の中央に向けてエッチング液を吐出させる。
【００４６】
また、制御部５０は、カム部材回転用モータ３８を制御し、スピンチャック１とカム部材３０との間で所定速度での相対回転が生じるように、カム部材３０を回転させる。たとえば、カム部材３０は、スピンチャック１と同方向に回転され、スピンチャック１とカム部材３０との回転速度の差が１０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ（より好ましくは約６０ｒｐｍ）とされることが好ましい。
スピンチャック１が、所定の回転速度まで加速されて等速回転状態になると、制御部５０は、カム部材昇降駆動機構４３を制御することにより、カム部材３０を上昇させて、中間高さである上記開閉位置に導く。この開閉位置においては、コロ２５はカム面３１の凸部４５によって押し上げられるが、谷部４６による押し上げは生じない。これにより、１２０度の角度間隔で配置された３本の挟持ピン２１−１，２１−３，２１−５が同期して開閉動作を行い、同じく１２０度間隔で配置された残り３本の挟持ピン２１−２，２１−４，２１−６が同期して開閉動作を行うことになる。そして、３本の挟持ピン２１−１，２１−３，２１−５の組と、他の３本の挟持ピン２１−２，２１−４，２１−６の組とは、交互に、すなわちタイミングをずらして開閉される。これにより、ウエハＷを終始いずれかの挟持ピン２１によって挟持した状態で、その挟持位置を切り換えることができる。
【００４７】
処理液供給ノズル１８からウエハＷの下面中央に供給されたエッチング液は、遠心力を受けて、ウエハＷの下面を伝ってその回転半径方向外方側へと向かい、ウエハＷの周端面を回り込んで、その上面の周縁部へと至る。これによって、ウエハＷの周端面および上面の周縁部から不要物をエッチング除去することができ、いわゆるベベルエッチング処理またはベベル洗浄処理を実現できる。このようなベベルエッチング処理またはベベル洗浄処理の期間中、挟持ピン２１が開閉されて、ウエハＷの挟持位置が変化するから、ウエハＷの周端面および上面の周縁部の全域において、良好なエッチング処理を行うことができる。
【００４８】
ウエハＷの上面へのエッチング液の回り込み量は、スピンチャック１の回転速度、遮断板２とウエハＷの上面との距離、およびウエハＷの上面に供給される不活性ガスの流量によって制御される。
こうしてベベルエッチング処理が終了すると、制御部５０はエッチング液供給バルブ１６を閉じ、代わって純水供給バルブ１７を開く。これにより、処理液供給ノズル１８からは、ウエハＷの下面の中央に向けて純水が供給されるので、ウエハＷの表面からエッチング液を洗い流す純水リンス処理が行われる。このとき、必要に応じて、制御部５０の制御により、処理液供給バルブ８を開いて、ウエハＷの上面に純水を供給するようにしてもよい。
【００４９】
このような純水リンス工程中においても、挟持ピン２１−１，２１−３，２１−５と、挟持ピン２１−２，２１−４，２１−６とは交互に開閉動作を行うので、ウエハＷの全表面を良好にリンスすることができる。
こうしてリンス工程が終了すると、制御部５０は、純水供給バルブ１７を閉じ、また、処理液供給バルブ８を開いていた場合には、この処理液供給バルブ８を閉じる。その後、制御部５０は、カム部材昇降駆動機構４３を制御することによって、カム部材３０を下方の全閉位置へと導き、さらに、モータ３８を停止させる。これにより、すべての挟持ピン２１がウエハＷを挟持した状態となる。この状態で、制御部５０は、チャック回転駆動機構１３および遮断板回転駆動機構４を制御することによって、スピンチャック１および遮断板２の回転を加速し、ウエハＷを高速回転させる。こうして、ウエハＷの表面に残留する水分を遠心力によって除去する乾燥工程が行われる。この乾燥工程中には、全ての挟持ピン２１−１〜２１−６によってウエハＷが安定に保持される。
【００５０】
スピンチャック１を所定時間だけ高速回転させることによって乾燥工程が終了すると、制御部５０は、遮断板回転駆動機構４およびチャック回転駆動機構１３を制御して、スピンチャック１および遮断板２の回転を停止させる。さらに、制御部５０は、遮断板昇降駆動機構５を制御することによって、遮断板２をスピンチャック１の上方の退避位置へと上昇させる。また、制御部５０は、カム部材昇降駆動機構４３を制御することによって、カム部材３０を上昇させて全開位置へと導く。これにより、すべての挟持ピン２１は解放状態となる。この状態で、搬送ロボットにより、支持ピン１９上に支持されている処理済のウエハＷが搬出される。
【００５１】
以上のように、この実施形態の構成によれば、カム機構によって揺動レバー２４を揺動させる簡単な構成によって、スピンチャック１の回転と連動させて挟持ピン２１を開閉動作させることができる。また、３本の挟持ピン２１−１，２１−３，２１−５と、他の３本の挟持ピン２１−２，２１−４，２１−６とが交互にウエハＷを挟持するようにしているから、スピンチャック１に対するウエハＷの相対回転を生じさせることなく、ウエハＷの周縁部および周端面の全域に対する良好な処理を実現できる。したがって、挟持ピン２１の摩耗を抑制できる。
【００５２】
しかも、３本の挟持ピン２１−１，２１−３，２１−５によるウエハＷの挟持状態（第１保持状態）と、他の３本の挟持ピン２１−２，２１−４，２１−６によるウエハＷの挟持状態（第２保持状態）との間の中間保持状態において、すべての挟持ピン２１−１〜２１−６によってウエハＷが保持されるから、ウエハＷは、終始いずれかの挟持ピン２１によって安定に保持されていて、ウエハＷの保持が不安定になる期間がない。よって、スピンチャック１からのウエハＷの飛び出しが生じたりすることがなく、また、ウエハＷと遮断板２との間の微少な間隔を確実に保持して、エッチング液の回り込み量を厳密に制御することができる。これによって、ウエハＷの周縁部の処理を精密に行うことができる。
【００５３】
また、この実施形態では、カム部材３０を回転軸１２まわりに回転可能としていて、その回転速度をスピンチャック１の回転速度とは独立して制御することができるので、挟持ピン２１の開閉動作の時間間隔を適切に設定することができる。さらに、必要であれば、ウエハＷの処理中において、挟持ピン２１の開閉時間間隔を変動させることもできる。
さらに、カム部材３０を昇降可能としていることによって、挟持ピン２１が挟持状態に保持される第１不作動モードと、解放状態に保持される第２不作動モードと、挟持状態と解放状態との間で交互に切り換えられる作動モードとの間で切り換えることができる。このように、簡単な構成で、挟持ピン２１の動作状態を切り換えることができる。
【００５４】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、カム面３１には周方向に間隔をあけて３箇所に凸部４５が設けられているが、図３（Ａ）に示すようにカム面３１上において４箇所に凸部４５を設けたり、図３（Ｂ）に示すようにカム面３１上において周方向に間隔をあけて６箇所に凸部４５を設けたり、また図３（Ｃ）に示すように回転中心を挟んで対向する２箇所に凸部４５を設けたりしてもよい。いずれの構成によっても、複数の挟持ピンを挟持状態と解放状態とで切り換えることができる。
【００５５】
たとえば、図３（Ｃ）の構成の場合には、６本の挟持ピン２１−１〜２１−６のうち、回転軸を挟んで対向する１対の挟持ピンが順次解放状態とされ、残り４本の挟持ピンによってウエハＷの保持が行われることになる。
また、図３（Ｂ）の構成の場合には、６本の挟持ピン２１−１〜２１−６の開閉が同時に生じることになる。スピンチャック１上において、ウエハＷの相対回転を生じさせたい場合には、このような構成を採用するとよい。すなわち、挟持ピン２１の摩耗がさほど問題でないのであれば、エッチング液等の処理液をウエハＷに供給して処理を行っている期間中に、挟持ピン２１を全開状態とし、かつスピンチャック１の回転を加速または減速させることにより、ウエハＷのスピンチャック１に対する相対回転位置を変更するようにしてもよい。
【００５６】
ただし、一般的には、カム面３１上の凸部４５の形状および配置は、カム部材３０が上記開閉位置にあるときに、隣接する一対の挟持ピン２１が同時に解放状態となることがないように定めることが好ましく、これにより、スピンチャック１に対するウエハＷの相対回転を抑制できる。
また、上記の実施形態では、ウエハの周囲に等角度間隔で配置された６本の挟持ピン２１によってウエハＷを保持する構成について説明したが、ウエハＷの保持が達成される限りにおいて、挟持ピンの本数は任意に定めることができる。
【００５７】
さらに、ウエハＷを挟持する挟持部材はピン形状を有している必要はなく、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ウエハＷの周端面に一定の角度範囲で線接触するほぼ円弧形状の挟持部材２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ；２１ａ，２１ｂ，２１ｃを用いることができる。
たとえば、図４（Ａ）の構成の場合、ほぼ９０度の角度範囲においてウエハＷの周端面にそれぞれ線接触することができる円弧形状の４個の挟持部材２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを等角度間隔で配置することにより、回転中心を挟んで対向する１対の挟持部材２１Ａ，２１Ｃ；２１Ｂ，２１Ｄによって、ウエハＷを挟持できる。そのため、エッチング液等による処理中に、１対の挟持部材２１Ａ，２１Ｃと他の一対の挟持部材２１Ｂ，２１Ｄとを交互に開閉しても、ウエハＷを安定に保持できる。
【００５８】
また、図４（Ｂ）の構成の場合、ほぼ１２０度の角度範囲においてウエハＷの周端面にそれぞれ線接触することができる円弧形状の３個の挟持部材２１ａ，２１ｂ，２１ｃが等角度間隔で配置されている。これらの挟持部材２１ａ，２１ｂ，２１ｃを一つずつ循環的に開閉させれば、ウエハＷを約２４０度の角度範囲（すなわち、１８０度よりも大きい角度範囲）で安定に保持しつつ、ウエハＷの周縁部に対する処理をくまなく良好に行える。
【００５９】
さらに、上記の実施形態では、ウエハＷの周縁部を保持するベベルエッチング処理またはベベル洗浄処理について説明したが、この発明の基板処理装置は、ベベルエッチング処理またはベベル洗浄処理以外にも、基板の全面に対してエッチング液等の処理液を供給する基板処理処理装置に対しても適用することができる。
また、上記の実施形態では、カム部材３０が回転軸１２まわりに回転可能に設けられているが、カム部材３０を回転軸１２まわりに非回転状態で設けてもよい。この場合、挟持ピン２１の開閉の時間間隔は、スピンチャック１の回転速度にのみ依存することになる。
【００６０】
さらに、上記の実施形態では、処理対象の基板としてウエハＷを例にとったが、この発明は、光ディスク用基板や磁気ディスク用基板などの他の円形基板を処理する基板処理装置や、液晶表示装置用ガラス基板などの角形基板を処理する基板処理装置にも適用可能である。
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】
【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説明するための図解的な断面図である。
【図２】カム面の構成を説明するための図である。
【図３】カム面の他の構成例を示す平面図である。
【図４】挟持部材の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１　　スピンチャック
２　　遮断板
２ａ　ウエハ対向面
３　　回転軸
４　　遮断板回転駆動機構
５　　遮断板昇降駆動機構
６　　処理液供給管
７　　処理液供給ノズル
８　　処理液供給バルブ
９　　不活性ガス供給通路
１０　　不活性ガス供給バルブ
１１　　スピンベース
１２　　回転軸
１３　　チャック回転駆動機構
１３　　回転駆動機構１３
１５　　処理液供給管
１６　　エッチング液供給バルブ
１７　　純水供給バルブ
１８　　処理液供給ノズル
１９　　支持ピン
２０　　動作変換機構
２１　　挟持ピン
２１−１〜２１−６　　挟持ピン
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　　挟持部材
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ　　挟持部材
２２　　ブラケット
２３　　支軸
２４　　揺動レバー
２５　　コロ
３０　　カム部材
３１　　カム面
３２　　本体部
３３　　フランジ部
３５，３６　　軸受け
３７　　ブラケット
３８　　カム部材回転用モータ
３９　　モータプーリ
４０　　タイミングベルト
４１　　プーリ
４３　　カム部材昇降駆動機構
４５　　凸部
４６　　谷部
５０　　制御部
Ｗ　　　ウエハ

Claims (10)

1. 基板を保持しつつ所定の回転軸まわりに回転する基板回転部材と、
   この基板回転部材に設けられ、基板を挟持／解放可能な複数の挟持部材と、
   これらの複数の挟持部材の挟持／解放動作を上記基板回転部材の回転と連動させる連動機構とを含み、
   上記連動機構が、
   上記回転軸と平行な方向に関して凹凸を有し、上記基板回転部材の回転軸を周回する形状のカム面を有するカム部材と、
   上記基板回転部材に設けられ、上記カム部材のカム面に当接し、上記基板回転部材と上記カム部材との相対回転に伴って上記カム面上を移動することにより上記回転軸にほぼ平行な方向に運動するカムフォロワを備え、このカムフォロワの運動を上記複数の挟持部材の挟持／解放動作に変換する動作変換機構とを有するものであることを特徴とする基板処理装置。
2. 上記カム面と上記カムフォロワとの関係が、上記複数の挟持部材のうちの少なくとも一対の挟持部材による基板の挟持／解放をタイミングをずらして生じさせるように定められていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 上記基板回転部材と上記カム部材のカム面との間の上記回転軸に沿う方向の距離を変化させることにより、上記連動機構を作動モードと不作動モードとの間で切り換えるモード切り換え手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 基板を保持しつつ回転する基板回転部材と、
   この基板回転部材に設けられ、基板を挟持／解放可能な複数の挟持部材と、
   これらの複数の挟持部材の挟持／解放動作を上記基板回転部材の回転と連動させるとともに、上記複数の挟持部材のうちの少なくとも一対の挟持部材による基板の挟持／解放をタイミングをずらして生じさせる連動機構と、
   この連動機構を作動モードと不作動モードとで切り換えるモード切り換え手段とを含むことを特徴とする基板処理装置。
5. 上記モード切り換え手段は、上記複数の挟持部材が上記基板回転部材の回転に連動して基板を挟持／解放する作動モードと、上記複数の挟持部材を挟持状態で保持する不作動モードとの間で上記連動機構の動作モードを切り換えるものであることを特徴とする請求項３または４記載の基板処理装置。
6. 上記切り換え手段は、上記複数の挟持部材が上記基板回転部材の回転に連動して基板を挟持／解放動作させる作動モードと、上記複数の挟持部材を挟持状態に保持する第１不作動モードと、上記複数の挟持部材を解放状態に保持する第２不作動モードとのいずれかに、上記連動機構の動作モードを切り換えるものであることを特徴とする請求項３または４記載の基板処理装置。
7. 上記作動モードは、上記複数の挟持部材の一部によって基板を保持する第１基板保持状態と、上記複数の挟持部材の別の一部によって基板を保持する第２基板挟持状態と、第１基板挟持状態と第２基板挟持状態との間での切り換えの際に上記複数の挟持部材の全てによって基板を挟持する中間挟持状態とを含むことを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 上記連動機構は、上記作動モードにおいて、上記複数の挟持部材の挟持／解放の周期を変化させる周期変更手段を含むものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 上記基板回転部材に保持された基板の周縁部にエッチング液を供給するエッチング液供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
10. 基板回転部材により基板を保持しつつ回転させる基板回転工程と、
    上記基板回転部材に設けられた複数の挟持部材による挟持／解放動作を上記基板回転部材の回転と連動させるとともに、上記複数の挟持部材のうちの少なくとも一対の挟持部材による基板の挟持／解放をタイミングをずらして生じさせる基板挟持／解放工程と、
    上記複数の挟持部材による挟持／解放動作が上記基板回転部材の回転と連動する作動モードと、このような連動が生じない不作動モードとで切り換えるモード切り換え工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。

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