JPH08264626A - 試料保持方法及び試料表面の流体処理方法並びにそれらの装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ベルヌーイ保持具において単純な装置構成での
安定保持を達成することにより、装置体積が小さく、清
浄性の高い、流体処理装置を実現する。 【構成】試料保持面の形状を試料とほぼ同一とするか、
あるいはベルヌーイ効果を生じさせる領域とそれを囲む
領域とを特定の部材の組み合わせで構成した保持具２０
を用いるとともに、保持具２０に流体供給源７０、７１
を接続して、試料１０の処理剤を含む１以上の流体を供
給する。 【効果】試料１０端面に位置ずれを抑制する力が発生す
るため、安定した試料保持が可能となると共に、処理が
行なわれる、試料−保持具間が狭小であり、かつ流体が
常にこの処理空間から外部へ流れでるため、処理効率が
高く、試料１０の再汚染の可能性が少ない、小体積の流
体処理装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状試料の非接触状態
での保持方法、及びその保持方法を用いた試料表面の流
体処理方法、並びにそれらを実現する装置にかかり、特
に、清浄性が要請される薄膜デバイスの製造工程等に好
適な、板状試料の保持方法、及びその保持方法を用いた
試料表面の流体処理方法、並びにそれらを実現する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体、液晶ディスプレイ等の薄
膜デバイスは構造の微細化が進み、これらの製造技術の
高性能化、及び製造工程の高清浄性に対する要請がます
ます高まっている。半導体の薄膜デバイスの例でいえ
ば、除去異物の大きさは０．３μｍ以上、吸着イオンの
量は１０⁹原子／ｃｍ²以下、空気に触れることによって
形成される酸化膜の厚さは１nm以下とすることが要求さ
れている。また、製造時の薄膜デバイス用の基板は大形
化しているが、装置体積の増大防止と装置の低価格化と
に対する要請も高まっている。さらには、処理速度の大
幅な向上が望まれている。

【０００３】これらの要請に対する一つの具体策とし
て、基板試料（以下、試料と略称する）を１枚ずつ処理
する方法（通称、枚葉処理と呼ばれている）があり、例
えば半導体製造工程の成膜工程等で実用化されつつあ
る。

【０００４】しかし、現状の枚葉処理装置では上記要請
のすべてを満足しているとはいえない。この点を試料保
持と処理とに分けて説明する。

【０００５】枚葉処理における主な試料保持方法では、
試料を保持具の上に載せる方法、真空チャックにより吸
着保持する方法、及び試料端を機械的に掴む方法があ
る。しかし、いずれも保持具が試料に直接接触する形式
のものである。このため、試料の接触部位が汚染され、
これが製品の不良発生率増加の一因となる。また、前記
の保持及び搬送用治具は、動作のための駆動装置、及び
動力伝達経路のための空間的制約があるため、処理装置
が大形・複雑化する。

【０００６】枚葉処理方法に関連する具体的な例として
は、例えば特開平４−２８７９２２号公報（以下、第１
の従来例と云う）が挙げられる。この第１の従来例は、
試料を基板回転手段（スピンチャック）で固定し、機械
的に回転させながら試料表面に流体を噴射して表面処理
するものである。

【０００７】上述した不都合を回避する方法としては、
特公昭５３−２９５５０号公報（以下、第２の従来例と
云う）に記載のごとく、流体のベルヌーイ効果を利用し
た試料の非接触保持方法（以下、ベルヌーイ保持もしく
はベルヌーイチャックと称す）がある。

【０００８】図１Ａは、ベルヌーイ保持の典型的な構成
を示した要部断面図である。この第２の従来例では、平
面を有する試料１０と、表面に流体供給孔３０を穿孔し
た平面板（保持具）２０とを平行に対向させ、流体供給
孔３０から流体１００を供給した時に発生する試料１０
と保持具２０との間の負圧ｐ、すなわち、周知のベルヌ
ーイ効果を利用して試料１０の非接触保持を行うもので
ある。図中のＦは流体噴射により試料１０が受ける流体
噴射力を示す。

【０００９】試料１０と保持具２０との間が負圧ｐとな
る原理は、ベルヌ−イの定理により知られたことなので
詳しい説明は省略する。この負圧ｐを引力とすれば、流
体噴射力Ｆは斥力となる。これら引力及び斥力と、試料
重量による重力とが釣合う位置で、試料１０は保持具２
０に非接触保持される。

【００１０】このベルヌーイ保持は、試料１０と保持具
２０の位置関係を図１Ｂのように上下逆転させても、図
１Ａの場合と同様に成立する。

【００１１】上記ベルヌーイ保持は、非接触保持となる
ことから低汚染の試料保持が可能となる。また、この保
持方法は、大形の駆動装置及び動力の伝達経路を用いる
必要がないため、装置を小形化することができる。

【００１２】ところが、上述したような従来技術の方法
では、試料の横方向の位置ずれを抑制する力が働かない
ために、位置ずれが発生し易い。これを解決する方法と
して、ストッパを機械的に接触させる方法、あるいは位
置ずれを検出し補正する方法等がある。ところが、前者
の方法は、位置ずれ防止手段等が試料に部分的に接触す
るので完全な非接触保持とは云えない。また、後者の位
置ずれ防止手段は、装置が複雑なものとなり、小形化す
るのは難しい。

【００１３】他の非接触保持方法としては、特開昭６０
−７４４３８号公報、特公平４−６９４２０号公報に記
載の例のように、試料としてのウェハを挟んで上下両側
に、あるいは片側に流体噴射基板を設け、ウェハを浮遊
させた状態で回転しながら処理する方法（以下、第３の
従来例と云う）がある。

【００１４】これらの従来技術では、ウェハの上下方
向、およびウェハの横方向の位置ずれを抑制する力が働
かない。さらに、ウェハはオリエンテ−ションフラット
と称される欠けた部分があり、軸非対象である。このた
め、ウェハの浮遊と回転を可能とするには、流体噴出量
を精度良く制御する必要がある。

【００１５】すなわち、特開平５−２１１２２５号公報
に記載のように、ウェハの位置を探知する感知手段と流
体を噴出する場所、方向、量を決める制御手段を必要と
する。これは装置大形、複雑化、高価格を招くことにな
り、上述したような時代の要請に反するものである。

【００１６】なお、気体の流速が音速の約半分（１７３
ｍ／ｓ）以下の領域では、気体も液体と同様に非圧縮性
流体として取扱えるので、上記した従来技術において流
体が気体であっても、液体であっても同じように論じら
れることは流体力学の分野から周知である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の従来例に示した技術では、保持具が試料に直接接触
する保持方法であるため、試料の接触部位の汚染は避け
らない。また、試料の保持、洗浄、乾燥が各々独立した
別の機構により行われるため、装置体積が大きくなる。

【００１８】また、上記第２の従来例に示した技術は、
流体を介した保持方法であり、装置体積及び清浄性の点
で第１の従来例より優れているが、保持位置を安定化す
るために保持板の外周に設けた突出体が試料に接触して
いる。従って、試料の接触部位の汚染は依然として解決
されない。

【００１９】また、上記第３の従来例に示した技術で
は、洗浄液の噴射によって試料を浮上・回転させるもの
であるが、試料の保持位置安定性を確保する手段を持た
ない。このため、洗浄液を噴射するポンプの振動、脈
動、回転ムラ、圧力変化、気泡の巻き込みなどによって
生じる噴射ムラにより、該試料は位置ずれを起す。著し
い場合には、上部噴射部と下部噴射部とを接続する側
壁、上、下噴射部に衝突する。前記衝突により試料の衝
突部は破壊され、破片による汚染が生じる場合もある。
特に、半導体ウエハは、オリエンテーションフラットと
呼ばれる切欠きがあり、真円ではなく、回転中心と重心
とが異なる。このため、本方法による浮上・回転におい
ては位置ずれが起りやすい。

【００２０】以上述べたように、従来の技術では、上述
したような時代の要請にあった装置、すなわち、非接触
状態で安定な保持が可能であり、処理によって高い清浄
性が得られ、機械的機構が少ないために小形、低価格な
装置となり、空気に触れないために酸化膜の成長が抑え
られ、処理流体の流速が速いために高速処理ができると
いう装置の実現が無かった。

【００２１】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消することにあり、第１の目的はベルヌーイ保持によ
る安定した試料保持方法を、第２の目的はこの保持方法
により試料を保持しつつその保持面を流体で処理する流
体処理方法を、第３の目的は板状試料の保持装置を、そ
して第４の目的は板状試料の流体処理装置を、それぞれ
提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記各目的の達成手段に
ついて以下に説明する。

【００２３】上記した第１の目的は、保持すべき試料
と、当該試料に対向する試料保持面との間に流体を流す
ことで生じるベルヌーイ効果を利用して、当該試料を非
接触保持する試料保持方法において、保持されている試
料の外周縁と試料保持面との間に作用する張力の大きさ
が急激に変る、当該試料保持面上に形成される境界に囲
まれる領域の大きさが、前記試料の大きさと、当該試料
保持面に対する試料の位置ずれを抑制しようとする方向
において、ほぼ同一となる構成を有する試料保持面に、
ベルヌーイ効果を利用して、前記試料を非接触保持する
ことを特徴とする試料保持方法により達成される。

【００２４】より具体的には、例えば図１Ａ、Ｂで示し
たような、板状の試料１０を流体を介し保持具２０上に
非接触状態で保持する試料保持方法においては、保持具
２０の試料保持面２０ａのうち試料１０が対向する領域
（ベルヌ−イ効果を生じさせる領域で、以下ベルヌ−イ
有効領域と称す）の大きさを、試料の寸法と＋４ｍｍ，
−８ｍｍ以内で同一とする。試料１０としては、例え
ば、半導体基板ウェハ等の円板状試料や、長方形や方形
形状の板状試料等を用いることができる。

【００２５】以上のような構成によれば、流体が液体の
場合は試料１０と保持具２０の端面で発生する表面張力
のために、気体の場合は試料１０端面で発生する斜め流
れ、気体の流れによって発生する保持具２０と試料１０
間の静電気力のために、図中の試料１０の左右（横方
向）の位置ずれを抑えることができる。

【００２６】また、例えば図２Ａに示すように、２つの
保持具２０を用いて試料１０を挾み非接触保持する方法
では、保持具２０の試料保持面２０ａと試料１０の表面
間の間隔を２．５ｍｍ以下とすることによって、ベルヌ
−イ効果から試料１０に斥力（Ｆ）、引力（ｐ）を働か
せしめ、図中の試料１０の上下の位置ずれを抑えること
ができる。

【００２７】上記第２の目的は、前記第１の目的を達成
する試料保持方法において、使用する流体を、試料の保
持面に対して特定の処理を施す性質のものを用いること
により達成される。

【００２８】この場合、流体は試料表面の処理目的によ
って適宜選択される。代表的な適用例を挙げれば、液体
の場合には、化学反応を伴わない処理例として純水によ
るリンス処理が挙げられる。また、化学反応を伴う処理
例としては、エッチング液によるエッチング処理、各種
リソグラフィ工程における現像液による現像処理等が挙
げられる。流体が気体の場合には、化学反応を伴わない
処理例として窒素ガス等の不活性ガスによる乾燥処理が
挙げられ、また、化学反応を伴う処理例としては、エッ
チングガスによるドライエッチング処理等が挙げられ
る。

【００２９】この種の表面処理においては、処理効果を
高める手段として、試料に物理的な振動を与えることが
有効である。これは、振動発生源として例えば超音波振
動子を保持具表面あるいは内部に設けることにより実現
できる。

【００３０】処理効果を高めるための別の手段として、
保持具の表面に、その中心から半径方向、つまり回転方
向に直交する方向に延在する溝を配設することが有効で
ある。溝の構造は、保持具の中心から周辺に連続した直
線状に伸びる幅の等しい溝、曲線状に伸びる幅の等し
い、もしくは幅の異なる例えば三日月状の溝とし、回転
中心を軸として対称に（放射状に）複数本配設すること
が好ましい。そして、この溝内には流体排出用の穴を設
けてもよい。以上のような構成により、例えば洗浄液や
リンス液の流れを容易に制御することができる。

【００３１】上記第３の目的は、試料を搬送あるいは処
理する装置の試料保持手段として、前記第１の目的の達
成手段で述べられた、試料の位置ずれを抑制する抑制力
を発現させ得る構造を有する保持具を用いることにより
達成される。

【００３２】前記保持具を、例えばロボットのアームの
先端に接続し、試料を保持した状態でアームを移動させ
て試料を搬送する。前記保持具の取付け方は必要に応
じ、保持面を上に向ける方法と下に向ける方法とから選
択する。

【００３３】流体が液体の場合には、搬送時に流体の供
給を停止し、試料を静止させた状態で搬送することが可
能である。この場合の試料保持は、液体の表面張力を利
用している。なお、流体が気体の場合には常時ガスを噴
射することが望ましい。

【００３４】上記第４の目的は、試料の処理装置におい
て用いる試料保持手段として、前記第３の目的の達成手
段で述べられたような、試料位置ずれ抑制力を発現させ
得る構造を有する保持具を用いることにより達成され
る。

【００３５】装置の構成としては、例えば、前記保持具
を１個用い試料の保持面のみを処理し反対側の面を別の
手段により処理する方法と、前記保持具を２個用い試料
を挾み両面処理する方法とがある。

【００３６】また、複数の流体の供給源を配設し、切り
換え弁で経路を切り換えて所望の流体を保持具に供給す
ることにより、複数の処理を同じ保持具で連続して行う
方法も有効である。これは例えば半導体ウェハをエッチ
ング液で処理した後、流体を純水に切り換えてリンス
し、さらに窒素ガスに切り換えて乾燥する工程に適用で
きる。

【００３７】また、装置をより小形化するための手段と
して、流体の温度制御手段を保持具の内部に設けること
も有効である。

【００３８】

【作用】上記第１の目的を達成することのできる試料保
持方法の発明によれば、従来のベルヌーイ保持及び処理
方法の問題点であった、試料位置の不安定性を克服でき
る。従って、板状試料の安定した非接触保持が、簡便な
構成の保持具により実現できる。さらに、前記保持具を
用いることにより、試料の保持、搬送、処理ができる、
小形で、かつ低価格な装置を実現することが可能とな
る。

【００３９】本発明により保持される試料に働く、試料
の縦方向の位置ずれを抑制する力について、本発明を適
用した２つの保持具２０に挾まれた試料１０を例にとっ
て、図２Ａを用いて説明する。

【００４０】試料１０は、図中のＦｕ，Ｐｕ，Ｆｌ，Ｐ
ｌの四つの力に加えて、試料の重量（ｗ）の５つの力が
均衡した場所で安定して浮遊する。それぞれ個別に力の
大きさを実測する手段がないので、周知のエネルギー保
存則に基づいた流体力学的関係式から計算によって、各
力の大きさ、試料の浮遊高さを求めた。

【００４１】なお、この計算は試料１０として半導体基
板ウエハを用いた場合の例である。ここで、保持具直
径：１２５ｍｍ，流体噴出孔直径：１ｍｍ，噴出孔位
置：保持表面中心，流体：水，噴出量：上下とも５リッ
トル／分，試料直径：１２５ｍｍ，試料重量：１５．６
ｇ，試料厚さ：０．５５ｍｍを用いた場合のものであ
る。その計算結果の一例は図２Ｂに示すようになる。

【００４２】この計算結果によると、保持具間の距離
（ウェハの厚さを除いた隙間）が約５ｍｍを越えると、
ベルヌ−イの原理による試料１０の保持具への吸引力Ｐ
ｕ，Ｐｌがほぼ零となる。これは、試料１０が流体の噴
出力Ｆｕ，Ｆｌのみの力の均衡で浮遊することを示して
いる。

【００４３】通常、流体の流量Ｑｕ、Ｑｌはポンプの脈
流、気泡の発生などにより、常に一定流量を保つのは難
しい。よって、隙間が約５ｍｍを越えると上下の力の均
衡が崩れて、試料１０の上下振れが始まり、試料は上、
下の保持具２０に接触する場合がある。

【００４４】加うるに、流体を噴出する噴出孔３０の
径、角度、孔内面粗さなど、噴出孔３０を通り試料１０
へ噴射される流体の運動量に影響する寸法諸元を、上、
下保持具ともに、全く同一に作製することは難しい。こ
のため、通常は、上、下保持具の噴出孔３０の寸法緒元
のずれにより、試料１０へ噴出された流体の運動量が厳
密には一致しない。このような状態において、例えば軸
非対称の試料の回転がある場合には、試料の上下振れが
一層大きくなり、最悪の場合には、試料１０と保持具２
０との接触が生じることもある。

【００４５】よって、本発明のように、試料１０の厚さ
を除いた隙間を５mm（片側２．５mm）以下とすることに
よって生じる強力なベルヌーイの吸引作用によって、ウ
ェハの上下振れを防止できる。

【００４６】次いで、本発明により実現できる、横方向
への試料１０の位置ずれ防止効果について述べる。

【００４７】最初、流体が液体の場合について説明す
る。図３Ａはウェハ１０が上保持具及び下保持具の中心
位置に浮遊している状態を示す。液体は各保持具の周辺
の一部から流下するが、保持具周辺の大部分は、保持具
−ウェハ間で、流体の表面張力により、気−液界面（以
下、メニスカスと呼ぶ）Ｓを形成する。

【００４８】右方向への何らかの力によって、ウェハ１
０が位置ずれした状態を図３Ｂに示す。この状態では、
メニスカスＳは、発生した位置ずれ分だけ、その表面積
を増した形状で形成される。すると、メニスカスＳの表
面積を最小とすべく働く力である、表面張力が働き、図
３Ｂに示される状態は、ただちに図３Ａに示される安定
状態へ戻ろうとする。

【００４９】このとき、前記表面張力に対応して発生す
る、試料１０の横方向のずれを戻す方向に働く抑制力
は、後述する実施例で示されるように、ウェハ１０の面
積と、ウエハ１０の表面に対向する、保持具２０の試料
保持面の面積との相対的な関係により変化する。

【００５０】特に、試料１０の面積と、保持具２０の試
料保持面の面積とを、ほぼ同一とすることでより大きな
抑制力が働く。このため、本発明の構成によれば、より
効果的に、試料１０における横方向の位置ずれを防止す
ることができる。

【００５１】次に流体が気体の場合について述べる。こ
の場合、試料１０の横方向の位置ずれを防止する抑制力
として働く力としては、以下の２つの抑制力が作用して
いるものと考えられる。

【００５２】第１の抑制力は、試料１０と保持具２０と
における帯電によって生じる静電引力である。図４Ａ
は、試料１０と保持具２０の帯電状態を示したものであ
り、図中の「＋」は正電荷、「−」は負電荷を、点線は
電気力線を示すものである。

【００５３】金属、有機材料、無機材料にかかわらず、
固体と流体が接する固体表面では帯電現象が生じること
は界面化学の分野では周知である。このような現象の発
生機構は複雑で完全な解明に至っていない。しかし、異
種物質の接触によって生じることが明らかであり、その
形態に応じて、摩擦帯電、接触帯電、スプレー帯電、流
動帯電などと呼ばれている。

【００５４】図４Ａの帯電状態、電気力線にある試料１
０が、例えば図４Ｂのように位置ずれすれば、試料１０
と保持具２０間の電気力線が歪み、静電気の引力（クー
ロン力）によって、ただちに図４Ａに示す安定状態へ戻
ろうとする。ここで、後述する実施例にも示すように、
試料１０の面積と保持具２０の試料保持面の面積とが、
大きく異なる場合には、横方向のずれを戻す方向に働
く、静電引力による抑制力は小さくなる。

【００５５】また、保持具２０を構成する部材が電気的
絶縁材である場合、クーロン力による抑制力が働きやす
い。これは、電気的絶縁材で構成される保持具２０の試
料保持面上では、電荷が移動しにくいため、試料１０が
横ずれした場合に発生する電気力線の歪みが大きくなる
ためと考えられる。

【００５６】したがって、ベルヌーイの定理によって試
料１０と保持具２０が微小間隔で平行に配位させ、試料
１０と保持具２０の形状がほぼ同一とすることにより、
流体として流れる気体の帯電作用に起因して生じる第１
の抑制力により、試料１０の横方向の位置ずれを防止す
ることができる。

【００５７】流体が気体の場合に働く、第２の抑制力は
次のようである。

【００５８】この第２の抑制力を利用するには、図５Ａ
に示すように、下保持具２０の外周上に軸対称で、試料
１０の横位置ずれ制御用の抑制孔３０ｓ、３０ｓ’・・
・を設ける。なお、図中の１００は、試料１０の浮遊状
態において、その回りを流れる気流の状態を示してい
る。試料１０、下保持具２０端では、下保持具２０の試
料保持面に沿った横方向気流と、抑制孔３０ｓ、３０
ｓ’・・・の上方向気流の合流とによって、下保持具２
０の試料保持面に対して斜め方向の気流を生じる。

【００５９】試料１０が、なんらかの理由で横方向にず
れた場合には、図５Ｂに示すような状態となる。この状
態においては、試料１０の位置ずれによって、本図に向
かって右端の抑制孔３０ｓは開放されるが、左端の抑制
孔３０ｓ’は試料１０の表面で閉じられる。このため、
試料１０の端に斜め気流が一層集中する。その結果、試
料１０には右横方向への力、すなわち、第２の抑制力が
働くことになり、ただちに図５Ａに示す状態に戻る。

【００６０】ここで、後述する実施例で示すように、試
料１０と上下保持具２０の形状をほぼ同一として、下保
持具２０の試料保持面の外周に、制御用の抑制孔３０
ｓ、３０ｓ’・・・を設けることで、前記第２の抑制力
が効率的に作用するため、試料の横方向の位置ずれを防
止することができる。

【００６１】以上説明したように、必要とする抑制力及
び試料１０の大きさに応じて、保持具２０の試料保持面
の寸法を設定し、この設定された寸法の試料保持面を備
えた保持具２０を用いて試料を保持することにより、試
料１０の安定した、非接触保持を可能とする、試料保持
方法を提供することが出来る。

【００６２】特に、試料１０の面積と、保持具２０の試
料保持面の面積とを、ほぼ同一とすることで、より効果
的に、試料１０における横方向の位置ずれを防止するこ
とができる。

【００６３】上記第２の目的を達成することのできる流
体処理方法の発明によれば、数種類の流体を用いた、高
清浄な連続処理を実現できる。

【００６４】すなわち、試料と保持具との寸法がほぼ同
じであるため、試料によって上面と下面に完全に区切ら
れる。このため、流体が常に、試料の表面、裏面を独立
して処理できる。試料は、常に上保持具及び下保持具に
よって形成された微少な処理空間内で非接触に保持さ
れ、かつ噴射される流体の処理作用によって、外部から
の汚染物質に触れることはなく、清浄に処理される。

【００６５】さらに、本発明では、流体が常に処理空間
の内部から外部に流れるため、除去された汚染物は外部
に運び去られ、上下の移動や逆流がないので再汚染現象
がない。また、この微小な処理空間内を流れる処理液の
流速をさらに高速化することで、流体と試料との化学的
及び物理的反応をより高め、その結果、処理速度を増加
させることができる。

【００６６】さらに、流体が液体であっても、気体であ
っても、試料は微小処理空間で安定に、且つ非接触で保
持、処理される。このため、処理、リンス、乾燥などの
液体から気体への連続切換え処理を、処理液に無駄を生
じることなく、且つ迅速に実施できる。

【００６７】上記第３の目的を達成することのできる試
料保持装置の発明によれば、機械的な接触のない安定な
試料保持を可能とする、小形化が可能な装置を提供する
ことができる。

【００６８】上記第４の目的を達成することのできる試
料処理装置の発明によれば、機械的な接触のない高清浄
な試料処理、リンス、乾燥、試料搬送を可能とする、小
形化が可能な装置を提供することができる。

【００６９】

【実施例】以下、本発明を適用した実施例について、図
面を用いて説明する。

【００７０】〈実施例１〉本実施例では、流体を液体と
した、保持すべき試料とほぼ同じ大きさの試料保持面を
備える保持具について説明する。また、以下の説明で
は、本実施例の保持具で保持される試料に働く、横方向
への位置ずれを抑止する抑制力について述べる。

【００７１】（１）装置構成 本実施例の保持具２１は、図６Ａに示したように、直径
１２５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状のフッ素樹脂製の
板、例えばポリテトラフルオロエチレン（テフロン）製
板の中心に、直径１．０ｍｍの試料１０を浮上させるた
めの試料浮上孔１６（噴出孔）を形成して構成される。

【００７２】本実施例の保持具としては、また、図６Ｂ
に示すような構成としても良い。すなわち、本実施例の
保持具２２は、直径２０５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状
のテフロン板Ｂの中心の表面に、直径１２５ｍｍ、厚さ
１．０ｍｍの純度９５％のアルミナ・セラミック板Ａを
はめ込むことで、ウェハ１０と対向するベルヌ−イ有効
領域を形成する。さらに、ベルヌーイ有効領域の中心
に、直径１．０ｍｍの試料浮上孔１６を形成して構成す
る。

【００７３】本実施例では、試料１０として５インチ
（直径：１２５ｍｍ）のシリコンウェハを用い、流体と
して試料浮上孔１６から２リットル／分の流量で超純水
を噴出した。このときウェハ１０は０．８５ｍｍ浮上し
た。なお、超純水は、図示されない流体供給機構に含ま
れる流体ポンプにより、当該流体供給機構に含まれる流
体用タンクから供給される。

【００７４】本実施例の保持具により保持される試料１
０に働く抑制力は、例えば、以下のような構成により測
定する。すなわち、本実施例の保持具２１に保持される
ウェハ１０の端部には、糸１１が接着されている。この
糸１１は、滑車１２を通して電子天秤１４の上に置かれ
た重さ１０ｇのおもり１３に接続されている。電子天秤
１４は、ジャッキ１５により支持されている。この状態
で、ジャッキ１５の位置を所定量下げると、ウェハ１０
は右方向にずれる。ここで、ウェハ１０に作用する抑制
力は、おもり１３の重力とは反対方向に働く。よって、
抑制力は、当該抑制力が作用しているおもり１３による
電子天秤１４への負荷の変化を計測することによって得
られる。

【００７５】（２）動作説明 上記作用の欄で詳述したように、試料１０の横方向への
位置ずれを抑止する抑制力は、試料１０と保持具２１あ
るいは２２の間に形成されるメニスカスＳの表面張力に
起因する。

【００７６】本実施例の保持具２１は、保持すべき試料
１０とほぼ同一の大きさ、形状の試料保持面を備えるこ
とにより、試料１０の横ずれに伴うメニスカスＳの変形
においても、試料保持面とメニスカスＳとの接触部位が
容易に移動することがない。したがって、試料１０が横
ずれした場合には、その横ずれに伴い変形したメニスカ
スＳの表面張力により、試料１０端には、横方向の位置
ずれを抑制する力が働く。

【００７７】また、本実施例の保持具２２では、試料１
０とほぼ同一の形状で、利用する液体に濡れやすい（拡
張濡れを示す）材料で試料保持面（ベルヌーイ有効領
域）が形成し、さらに、その試料保持面の外側を液体を
濡らさない（付着濡れを示す）材料で囲んで構成され
る。上記構成によれば、保持具２１と同様に、安定した
メニスカスＳが形成され、試料１０端には表面張力によ
る横方向への位置ずれを抑制する力が働く。

【００７８】また、ベルヌーイ効果を生じさせるために
用いられる液体の表面張力は、一般に３０dyn/cm以上、
より広い用途を含むと２１dyn/cm以上である。このた
め、本実施例において用いることができる拡張濡れを示
す材料としては、臨界表面張力（これより小さな表面張
力の液体を濡らす）が２１dyn/cm以上を有するナイロ
ン、塩化ビニル、無機酸化物、窒化物、炭化物などを用
いることができる。一方、付着濡れを示す材料として
は、臨界表面張力が２１dyn/cm以下であるフッ素樹脂
（テフロンなど）、ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂
などを用いることが出来る。

【００７９】保持具２２の構成においては、用いる液体
の表面張力より大きな臨界表面張力を有する材料でベル
ヌ−イ有効領域Ａを形成し、液体の表面張力より小さな
臨界表面張力を有する材料で、前記ベルヌ−イ有効領域
の外側領域Ｂを形成する。

【００８０】（３）性能評価 保持具２１を用いた場合、ウェハ１０のずれ量と、ウェ
ハ１０に働く抑制力との関係は、図６Ｃの曲線（１）の
ように測定された。ずれ量が小さい領域では、ウェハ１
０円周の均衡によって、抑制力も小さい。ところが、ず
れ量が２ｍｍを越えると、抑制力は急速に増大し、６ｍ
ｍ以上でほぼ一定の７ｍＮとなり、８ｍｍを越えるとウ
ェハ１０が保持具２１とが接触して計測不能となった。

【００８１】保持具２２を用いた場合、ウェハ１０のず
れ量と抑制力の関係は、図６Ｃの曲線（２）のように測
定された。ずれ量と抑制力は、保持具２１の場合と同様
の傾向を示したが、全体的には保持具２１より大きな抑
制力を得た。これはウェハ１０下に位置する、保持具２
２の試料保持面が拡張濡れを示すために、大きな抑制力
が作用するためと推察される。

【００８２】保持具２１の直径と、５インチウェハを保
持具２１の中心から横方向へ２ｍｍずらしたときの抑制
力との関係を、図６Ｄの曲線（１）に示す。図６Ｄの縦
軸は、ウェハ１０が、保持具２１あるいは２２の表面中
心から横方向に２ｍｍずれた場合の抑制力を示す。ウェ
ハ直径Ｄより、保持具２１の直径が４ｍｍ小さい場合
に、最大抑制力が計測された。また、保持具２１の直径
がウェハ１０の直径Ｄに対し、（Ｄ＋４）ｍｍ〜（Ｄ−
８）ｍｍの範囲で、実用的に満足できる、大きな抑制力
が計測された。

【００８３】保持具２２の直径と、５インチウェハを保
持具２２の中心から横方向へ２ｍｍずらしたときの抑制
力との関係を、図６Ｄの曲線（２）に示す。なお、この
場合のベルヌーイ有効領域Ａは、直径１２５ｍｍ、厚さ
１ｍｍの炭化珪素基板で構成される。保持具２２の場合
も、曲線（１）と同様の関係を得た。

【００８４】また、保持具２１及び２２の直径が、ウェ
ハ直径Ｄより約４ｍｍ小さいとき最大抑制力が働く現象
は、試料浮上孔１６から噴出される超純水自身の重量に
よるメニスカスＳの形状の変形を含むためと推測され
る。

【００８５】したがって、本実施例によれば、保持しよ
うとする試料の大きさ、及び所望する抑制力に応じて、
ベルヌーイ効果を生じせしめる領域（ベルヌーイ領域）
の大きさを決定し、当該ベルヌーイ領域に対応する試料
保持面を備えるように保持具を構成することにより、試
料を非接触で安定に保持することを可能とする、試料保
持方法及び装置を提供することが出来る。

【００８６】なお、本実施例では、流体を試料１０へ噴
出する試料浮上孔１６を、保持具２０の試料保持面の中
心に１つ設けた場合について説明したが、流体を噴出す
る孔を複数個設ける構成としても、同様な効果が得られ
る。

【００８７】また、本実施例では、試料１０として半導
体基板用のウェハを用いた場合について説明したが、他
の形状、重さ、構成部材による試料に対しても、本実施
例とほぼ同様な効果が得られる。

【００８８】また、本実施例では、１つの保持具２０を
用いて試料１０を保持する方法について説明したが、も
ちろん、図３に示すように、試料１０を挾むようにし
て、試料１０の上下に配置された保持具２０を用いる構
成としても、試料１０の安定な非接触保持を実現するこ
とができる。

【００８９】〈実施例２〉上記作用の欄で詳述したよう
に、試料に働く抑制力は、試料と保持具の端面で形成さ
れるメニスカスの表面張力によって生じる。よって、よ
り大きな表面張力変化、すなわちメニスカスの表面積変
化を得るように、保持具の外周形状あるいは端面形状を
調整することで、より大きな抑制力が得られる。上記実
施例１の保持具の端面は、その試料保持面と直角をなす
面であったが、本実施例では、より大きな抑制力を得る
ことが出来る、外周あるいは端面形状を有する保持具の
構成例について説明する。

【００９０】（１）装置構成 本実施例の保持具２３、２４の構成は、図７Ａ、Ｂに示
すように、端面形状を除いて、上記実施例１の保持具２
１（図６Ａ参照）の構成と同じである。

【００９１】本実施例において、テフロン製の保持具２
３は、図７Ａに示すように、その外周を深さ３ｍｍ、幅
５ｍｍの寸法で段差部２３ｄを設け、メニスカスＳの表
面積増大を図ったものである。また、保持具２４は、図
７Ｂに示すように、その外周を、深さ方向２ｍｍ、横方
向５ｍｍの寸法で、保持具２４の試料保持面と約２１．
８度の角度をなすテーパ面を形成するテーパ部２４ｔを
設け、メニスカスＳの表面積増大を図ったものである。

【００９２】（２）動作説明 本実施例の保持具２３、２４において、試料としてのウ
ェハ１０を、保持具の試料保持面の中心から２ｍｍ横方
向にずらしたときの抑制力の大きさを、上記実施例１で
用いられた方法と同じ方法で測定し、比較した結果を図
７Ｃに示す。

【００９３】保持具２３及び２４の両方とも、図６Ａに
示す保持具２１に比較して、より大きな抑制力を得るこ
とができた。特に、保持具２４のようにテーパ部２４ｔ
を保持具外周に形成することにより、保持具２１の端面
形状である直角の単純形状で得られる抑制力の約１０倍
である、８．８ｍＮの大きな抑制力を得ることができ
た。

【００９４】本実施例による抑制力の実験結果によれ
ば、メニスカスＳの表面積を増大させると、抑制力の大
きさが増加することが判明した。この結果、及び上記実
施例１での抑制力に関する測定結果を併せて考えると、
試料が横ずれした場合に、当該試料を保持具の試料保持
面の中心位置に戻そうとして働く抑制力は、メニスカス
Ｓの表面張力に依存しているということが、より明確と
なる。

【００９５】さらに、本実施例および上記実施例１の実
験結果によれば、試料と保持具の形状をほぼ同一寸法と
することによって、試料１０の横ずれを抑止する抑制力
を高めことができるという効果が達成されることが明白
となる。

【００９６】（３）性能評価 本実施例によれば、メニスカスＳの表面積が増大される
ように、保持具の端面形状を形成することで、保持され
ている試料に対して働く横方向の抑制力を増加させるこ
とが可能となり、試料の横ずれに対してより安定性の高
い、非接触保持を可能とする保持具を提供することがで
きる。

【００９７】本実施例では、流体が液体の場合にメニス
カスの表面積を増大させるために、保持具外周に段差あ
るいはテーパ部を設けたが、流体が気体の場合にも、保
持具外周部を調整することで、試料１０の安定性を高め
ることができる。

【００９８】より具体的には、保持具の外周部を逆テー
パ構造、すなわち、保持具の試料保持面の端面位置での
試料１０までの距離が、試料保持面の中心でのそれより
も小さくなる構造とする。このような構造によれば、外
周部での気体の流れが変り、試料１０の位置ずれを抑止
する方向へ抑制力が働く。

【００９９】〈実施例３〉上記実施例１、２では、保持
具の寸法、端面形状と抑制力の大きさとの関係につい
て、保持具の断面形状から述べた。本実施例では、ベル
ヌーイ効果を生じさせた液体の回収を容易にする、保持
具の試料保持面の表面形状の例について説明する。

【０１００】（１）装置構成 上記実施例１、２で述べた保持具は、例えば図６Ａ、Ｂ
で示したように、液体に濡れ難いテフロンやポリプロピ
レンなどの付着濡れを示す材料から成るか、もしくは拡
張濡れを示す材料で構成されたベルヌーイ有効領域を付
着濡れを示す材料で囲んで構成される。

【０１０１】これらの構成の保持具では、試料浮上孔１
６より噴出された液体は、保持具の周辺から一様に流出
せず、放射状に、複数の位置（３〜５箇所）から分かれ
て流出する。したがって、液体が流出しやすい個所を予
め設けておけば、流出する液体を回収することができ
る。

【０１０２】本実施例の保持具における、試料保持面の
表面形状の一例を図８Ａに示す。本実施例の保持具２５
は、以下の点を除いて、上記実施例１の保持具２１（図
６Ａ参照）と同じ構成を有している。

【０１０３】保持具２５の試料保持面上には、液体が噴
出される試料浮上孔３１が４つ穿孔されていると共に、
試料浮上孔３１のそれぞれより、外周に向かって深さ
０．３ｍｍ、幅２ｍｍの溝３２が形成されている。保持
具２５の試料保持面上には、さらに、溝３２のそれぞれ
の外周先端に位置し、試料浮上孔３１から噴出された液
体を回収する回収孔３３が備えられている。回収孔３３
で回収された液体は、例えば、回収孔３３に接続されて
いる、回収液体用のタンク等に貯溜する。

【０１０４】なお、保持具２５の試料保持面上に形成さ
れる溝３２は、実際は溝である必要はない。例えば、液
体に濡れ易い拡張濡れを示すナイロンや塩化ビニールな
どをテープ状に貼り付けても良い。要は各試料浮上孔３
１か噴出された液体が、流れやすい条件さえ与えること
ができるものであれば、その具体的な構成は限定される
ものではない。

【０１０５】本実施例の保持具における、試料保持面の
表面形状の他の例を、図８Ｂに示す。本実施例の保持具
２６は、試料を回転させつつ浮上させる、非接触保持を
可能とする。保持具２６の基本的構成は上記の保持具２
５と同じであるが、試料浮上孔３１の形状と、溝３２の
形状が、保持具２５のものと異なる。

【０１０６】すなわち、試料浮上孔３１は、試料の表面
へ所定の角度方向に沿って液体を噴出することができる
ように、試料保持面に対してある角度をもって形成され
ている。このような構成の試料浮上孔３１から試料１０
表面へ液体が噴射されると、試料１０には、試料保持面
の法線方向を軸として回転する方向への回転力が与えら
れる。この結果、試料保持面上に非接触保持された状態
のまま、試料保持面と平行な面で試料１０が回転する。

【０１０７】また、保持具２６の試料保持面上の溝３２
は、試料の回転方向にらせん状に形成される。このよう
ならせん状の溝によれば、回転する試料１０と試料保持
面との間の液体の流れが停滞することなく、より迅速に
流れるようにするという効果がある。

【０１０８】なお、上記の保持具２５と同様に、溝３２
を設ける代わりに、拡張濡れを示す材料で構成されたテ
ープ状の部材をらせん状に貼付る構成としても良い。こ
れらは、試料浮上孔３２から噴出された液体が、保持具
２６の試料保持面を流れる流線に沿ったものであれば良
い。

【０１０９】（２）動作説明 本実施例の保持具２５、２６において、試料浮上孔３１
から試料へ向かって噴出された液体は、溝３２に沿って
回収孔３３へ流れ、回収孔３３で回収される。

【０１１０】保持具２６、２６において、回収孔３３が
位置する部分以外の、保持具の周辺端面形状を、直角
（図６Ａ参照）とした場合、及びテーパ部（図７Ｂ参
照）を付けた場合について、上記実施例２と同様に抑制
力を求めた。

【０１１１】本実施例の保持具２５、２６では、回収孔
３３を設けたにもかかわらず、抑制力の低減はなかっ
た。両保持具２５、２６共に、端面形状が直角の場合に
は、約１．０ｍＮの抑制力を、図７Ｂと同様なテーパ部
を設けた場合には、約９ｍＮの抑制力を得た。

【０１１２】（３）性能評価 本実施例によれば、保持具の試料保持面上に溝、あるい
は拡張濡れを示す材料で構成されるテープ状の部材を貼
付ることで、ベルヌーイ効果を生じさせた液体を、より
効率的に回収することができる。

【０１１３】〈実施例４〉本実施例では、流体を気体と
した場合、試料の横方向への位置ずれを抑止する抑制力
を得ることができる、試料の大きさとほぼ同一の大きさ
の試料保持面を備える保持具について説明する。

【０１１４】（１）装置構成 図９Ａは本実施例の保持具２１と、保持具２１により非
接触保持されている、浮上中の試料１０とを示す側面図
である。また、図９Ｂは保持具２１の試料保持面の様子
を示す上面図、図９Ｃは保持具２１の斜視図である。

【０１１５】本実施例の保持具２１には、試料１０を回
転させつつ非接触保持するための気体を噴出する４つの
試料浮上孔１と、試料１０の横方向への位置ずれを抑止
する抑制力の一部を発生する６つの抑制孔２とが形成さ
れている。保持具２１の構成材料としては電気的絶縁部
材を用い、より具体的には、厚さ１０ｍｍの塩化ビニー
ル、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン）、あるい
は、アクリル樹脂を用いる。保持具２１の試料保持面
は、直径１２５ｍｍの円形である。

【０１１６】４つの試料浮上孔１は、互いに軸対称とな
るように、試料保持面に対し６０°の角度をなすように
形成された、直径１ｍｍの貫通孔である。また、抑制孔
２は、保持具２１の外周に配置される。より具体的に
は、各抑制孔２は、保持される試料１０の外周線上に中
心を持ち、保持具２１の試料保持面の中心に向かって、
当該試料保持面と８０°の角度をなすように形成され
た、直径１ｍｍの貫通孔である。

【０１１７】試料浮上孔１及び抑制孔２は、それぞれ所
定の配管を介して、噴出すべき気体を供給する、気体用
タンクおよび流量調整装置を含む気体供給機構（図示せ
ず）に接続される。本実施例では、噴出する気体として
は、１０気圧の窒素ガスを用いる。窒素ガスは、窒素タ
ンクから、流量調整バルブを通して所望の流量で浮上孔
１及び抑制孔２へ供給される。

【０１１８】本実施例において用いる試料１０は、上記
実施例１と同様に５インチ（直径１２５ｍｍ）シリコン
ウェハである。ウェハは、２５℃の水：９９％、フッ
酸：１％溶液に、５分間浸漬してエッチングする。さら
に、超純水に３分間浸漬してリンスし、スピン乾燥機を
用いて乾燥して、純粋なＳｉ表面を持つウェハとして用
いる。また、このウェハを、１昼夜空気中に放置してＳ
ｉを自然酸化させて、ＳｉＯ₂表面を形成させたウェハ
も試料１０として用いた。

【０１１９】（２）動作説明 本実施例の保持具２１における、保持している試料１０
の横方向の位置ずれを抑止するように働く抑制力の一因
となる、保持具２１と試料１０との間に働く静電引力に
ついて説明する。

【０１２０】図１０Ａは、試料浮上孔１から噴出される
高速気流によって保持具２１とウェハ１０の間に発生し
た静電気の帯電状態の１例を示す。なお、本図では、説
明を明確にするために、試料浮上孔１の形状を省略して
表示している。

【０１２１】保持具２１が例えば負に帯電すると、非接
触保持されているウェハ１０は分極する。このため、保
持具２１の試料保持面に対向するウェハ表面は正に、そ
の裏側は負に帯電すると考えられる。また、図１０Ｂに
示すように、上、下の保持具の間でウェハが浮遊してい
る場合には、非接触保持されているウェハは、表裏とも
に誘導電荷によって正に帯電する。

【０１２２】本実施例の保持具２１において、エレクト
ロスタティック・フィールドメータＭｏｄｅｌ ＦＭ−
３００（英国ＳＩＭＣＯ社製）を用いて、帯電している
ウェハ表面の帯電量を計測した結果を図１１に示す。図
１１は、試料浮上孔１から２０リットル／分、抑制孔２
から１０リットル／分の流量で窒素を噴出させ、ウェハ
を浮上させたときのウェハ帯電量の時間変化を示すもの
である。なお、帯電量は、ウェハ１０の上面、すなわち
保持具２１の試料保持面と対向する面の裏面で計測され
た。

【０１２３】本実施例の保持具２１においては、上記測
定結果から判明するように、ウェハの浮上前の帯電量は
ほぼ零であるが、窒素の噴出とともにウェハの帯電量が
増加し、４０秒後に±１〜２ＫＶとなった。また、ウェ
ハに帯電している電荷は、保持具２１を構成する材料に
よって異なることが分かった。保持具２１を構成する材
料がアクリル樹脂の場合には、電荷は正であったが、テ
フロン、塩化ビニル樹脂では負であった。

【０１２４】また、ウェハの表面がＳｉ、ＳｉＯ₂であ
っても、計測される帯電量、その時間変化、電荷に差異
はなかった。

【０１２５】なお、保持具２１の帯電初期値は、保持具
２１の構成材料がアクリル樹脂の場合７．８ＫＶであ
り、テフロンの場合、−０．８ＫＶ、塩化ビニル樹脂の
場合、−８．２ＫＶであった。

【０１２６】次に、本実施例の保持具における、保持し
ている試料の横方向の位置ずれを抑止するための抑制力
の大きさについて説明する。

【０１２７】本実施例では、図１２Ａに示すように、保
持具２１を角度θ°だけ傾け、その状態でウェハが横ず
れを起こさないようにするために必要な、浮上孔１と抑
制孔２とからの窒素流量の関係を求めた（図１２Ｂ参
照）。なお、ここでの保持具２１は、塩化ビニール製で
ある。

【０１２８】本実施例の保持具２１の構成では、ウェハ
１０は試料浮上孔１から噴出される気体により、約５０
０〜１５００回転／分する。このため、抑制力を直接計
測できない。このため、本実施例では、抑制力を、保持
具２１を傾けたときにウェハの重量（０．０１５６ｋ
ｇ）によって生じる横方向の力、すなわち０．０１５６
×ｇ×ｓｉｎθとして算出する。ここで、ｇは重力加速
度で、９．８ｍ／ｓ²である。その結果は図１２Ｂ中に
示す。

【０１２９】抑制孔２の流量が零のとき、ウェハ１０は
０．５°傾けても位置ずれすることはなかった。この事
実から、静電気力による抑制力は１．３３ｍＮを持つと
推察される。抑制孔２から窒素ガスを噴出させると１．
５°傾けても位置ずれすることはなかった。すなわち、
抑制孔２の窒素噴出による抑制力は２．７ｍＮを有し、
静電気力と合わせて４．０３ｍＮもの大きな力で、ウェ
ハ１０の横方向への位置ずれが抑制される。

【０１３０】なお、図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃに示し
た試料浮上孔１、抑制孔２の位置、及び試料保持面の寸
法は同じであるが、保持具の外径が２００ｍｍあり、ウ
ェハ外径１２５ｍｍよりも大きい寸法の保持具を用い
て、図１２Ａと同様の測定も行った。当該保持具では、
窒素の噴出（浮上孔：２０リットル／分、抑制孔：１０
リットル／分）により試料を非接触保持することができ
たが、位置ずれを抑止するような抑制力は働かず、一
度、試料の位置がずれると、元の位置に戻るようなこと
はなかった。

【０１３１】さらに、図９Ａ等に示されている保持具２
１と同じ形状、寸法で、かつ電気的に導電性が高い材料
（ここではアルミニウム）製の保持具を用いて、図１１
のようにウェハ帯電量を測定した。アルミニウム製の保
持具に、非接触保持されたウェハにおいては、帯電量の
時間変化を計測できず、ウェハの帯電量の初期値が維持
された。また、図１２Ａと同様の測定も行なったが、ウ
ェハの横方向へ位置ずれを抑止するような、抑制力を計
測することはできなかった。

【０１３２】上述したような保持具２０の構成材料と抑
制力との関係から、保持具の構成材として用いることが
できる部材としては、体積固有抵抗が１０¹⁴Ωｃｍ以上
の絶縁材料を用いることができる。

【０１３３】（３）性能評価 本実施例によれば、流体を気体として用いた場合、試料
とほぼ同一の大きさの試料保持面を備えた、気体を流す
ことで帯電するような部材で構成された保持具を用いる
ことで、試料を安定に非接触保持することができる。

【０１３４】本実施例では、保持具の構成部材として、
アクリル、テフロン、塩化ビニールを用いた場合につい
て説明してが、保持具の構成部材はこれらのみに限定さ
れるものではない。一般的に、保持具の構成部材は、気
体をその表面に沿って流した場合に、ある程度の量以上
の電荷を帯電させることができるものであれば良く、例
えば電気的な絶縁材を用いることができる。

【０１３５】また、本実施例では、ベルヌーイ効果を生
じさせるために流す気体により、保持具の試料保持面を
帯電させ、その電気的影響によって、試料を帯電させて
いたが、保持具の試料保持面上に電極などを配置し、よ
り積極的に、保持具及び試料を帯電させる構成として良
い。このような構成によれば、より安定した非接触保持
を実現することができる。

【０１３６】なお、試料浮上孔１及び抑制孔２の個数、
配置、穿孔角度、及び孔径は、本実施例に示したものに
限定されるものではない。例えば試料浮上孔１は、試料
１０を位置ずれさせること無く回転力を与える条件を満
足していれば良い。具体的には、複数の前記試料浮上孔
から噴射される流体のそれぞれの噴射力が、試料回転中
心に対しほぼ同じ大きさのモーメントを与え、かつ前記
噴射力のベクトル和がほぼ０となるような孔条件が設定
されていれば良い。

【０１３７】〈実施例５〉本実施例は、流体を液体とし
た場合において、ベルヌーイ効果を生じさせる液体によ
り非接触保持すると共に、当該液体により試料表面の処
理を実行する流体処理装置の１例である。以下、処理装
置の要部構成を示す図１３、及び、保持具の構成を示す
図１４を用い詳しく説明する。

【０１３８】（１）装置構成 本実施例の流体処理装置は、半導体基板ウェハの保持、
及びその洗浄処理に好適なものであり、図１３に示すよ
うに、上記実施例１〜４で述べられたようなベルヌーイ
効果を利用した保持具２０に加えて、ベルヌーイ効果を
生じさせると共に試料１０表面の処理を行なう流体を溜
める洗浄液タンク７０及び超純水タンク７１と、これら
タンク７０、７１及び保持具２０を接続する配管系と
を、基本的構成として含む。

【０１３９】本実施例の流体処理装置は、上記基本的構
成に加えて、試料１０及び保持具２０を包括する処理
槽、試料１０を乾燥する乾燥装置、使用済み洗浄液を廃
棄あるいは回収する回収装置、及び試料１０の搬送・受
渡しを行う治具等を含む。本実施例の説明では、原理説
明を主体とするために、本図にはこれらの構成について
は図示しない。

【０１４０】保持具２０は、上記各実施例で述べた理由
から、試料保持面を試料１０とほぼ同一形状にしたもの
を用いる。また、保持具２０の試料保持面を構成するベ
ース部を直径約１５０ｍｍのポリテトラフルオロエチレ
ン製の円板とし、その中央部に４つの、直径２ｍｍの流
体供給孔３１を形成する。

【０１４１】各々の流体供給孔３１は、図１４Ａに示す
ように正方形の頂角上にあり、かつ図１４Ｂに示すよう
に、噴射された流体が接線方向へ速度成分を持ち、試料
１０へ回転力を与えるように、保持具２０の試料保持面
に対して４５°の傾斜角度で穿孔されている。

【０１４２】洗浄液タンク７０及び超純水タンク７１
は、容積３０ｌのポリテトラフルオロエチレン製の角槽
で、底部に近い側面部に配管５０が接続される。洗浄液
タンク７０の内部には、薬液を所定の液温にするため
の、薬液耐性のある物質によりコーティングされたヒー
ター（図示されていない）が設置されている。

【０１４３】配管系は、４つの流体供給孔３１のそれぞ
れに接続される流体供給分岐管５１、これらが統合され
た流体供給管５０´、開閉バルブ５２、２系統の配管切
り換えが可能な切り換えバルブ５３、洗浄液タンク用ポ
ンプ６０、及び超純水タンク用ポンプ６１を有する。

【０１４４】なお、本実施例では、保持具２０の試料保
持面を、試料１０とほぼ同一形状にしたものに限った
が、上記実施例３（図６Ｂ参照）で例示した保持具のよ
うに、試料保持面の材質をベルヌーイ有効領域の内外で
変えたものを用いてもよい。また、端面形状を図７Ａ及
び図７Ｂで示されるような形状としても良い。また、図
８Ａ及び図８Ｂに例示されたように、保持具の試料保持
面上に溝及び回収孔等を設け、流体供給孔３１から噴出
される液体をより効率的に回収する機構を備えた構成と
しても良い。

【０１４５】また、流体供給孔３１の数、位置、配列及
び穿孔角度は上記の例に限らず、例えば、図１５に示す
ように保持具２０の試料保持面に多数穿孔しても良い。
また、穿孔角度も４５°に限るものではなく、例えば３
０°〜９０°としても良い。さらにまた、保持具２０と
試料１０の位置関係も上下を逆転させても良い。超純水
の供給は、超純水タンク６１を用いず超純水供給設備に
直接接続してもよい。

【０１４６】（２）動作説明 本実施例の保持具２０は、図１３に示すように、保持具
２０の上方１〜２ｍｍ程度離れた位置に、破線で表示し
た試料（６インチＳｉウェハ、直径１５０ｍｍ）１０
を、保持具２０の試料保持面と対向する位置に、平行に
非接触保持するものである。

【０１４７】本実施例の流体処理方法においては、最
初、切り換えバルブ５３を洗浄液タンク７０側に開いた
後、バルブ５２を開き、洗浄液の供給を開始する。試料
１０は、流体供給孔３１からの２リットル／分の洗浄液
の噴出力により回転速度が与えられ、矢印方向に約５０
回転／分しつつ、非接触保持される。

【０１４８】この時、試料１０の端面と保持具２０の端
面との間に気−液界面が形成される。この気−液界面に
より、試料１０は保持具２０に安定に非接触保持される
と共に、当該気−液界面を維持している液体により、保
持具２０の試料保持面に対向する試料１０の表面（以下
では試料の保持面と呼ぶ）が洗浄される。

【０１４９】次に、切り換えバルブ５３を超純水タンク
７１側に開き、超純水の供給（２リットル／分）を開始
すると、流体供給孔３１から超純水が噴出され、試料１
０の保持面がリンスされる。この時、試料１０は上記洗
浄の場合と同様に安定に回転している状態で非接触保持
される。本実施例では、このリンスされた試料１０を、
スピン乾燥装置で乾燥させた後、下記の性能評価を行な
った。

【０１５０】（３）性能評価 本実施例の流体処理装置によれば、試料１０の安定した
非接触保持を実現することができる。さらに、洗浄処理
における洗浄液からリンス液への切り換えも、試料１０
が保持具２０に接触したり外れたりすることなく良好に
実施することができた。これは、一旦、試料１０と保持
具２０の試料保持面との間に液体が充填されると、液体
の供給が停止しても、試料１０に外力が与えられない限
り、充填された液体の表面張力により、充填された液体
が全部流出するということがないためである。

【０１５１】また、本実施例による非接触処理の能力
は、微粒子により故意汚染した試料１０を洗浄した結
果、及び金属イオンにより故意汚染した試料を洗浄した
結果から、従来の方法より優れていることが確認され
た。以下、前記２種類の処理について詳細に説明する。

【０１５２】（３−１）微粒子により故意汚染した試料
を洗浄した場合 試料１０として、表面加工していない６インチシリコン
ウェハを、粒径０．２μｍのシリコン粉の入った濃度約
０．５％のフッ酸水溶液に浸漬させることにより作製し
た。前記処理により、ウェハ表面には約９０００個のシ
リコン粉が付着した。この微粒子の計測は、日立デバイ
スエンジニアリング社製のレーザ表面検査装置を用いて
行なった。

【０１５３】洗浄液は、アンモニア水＋過酸化水素水の
水溶液で、濃度はそれぞれ約０．５重量％、約２．５重
量％、液温約８０℃である。

【０１５４】図１６Ａに、本実施例の装置により洗浄処
理された場合の、シリコン粉除去率の洗浄時間依存性を
示す。同図には、比較のため、周知のスピン式洗浄及び
浸漬式洗浄の結果も載せた。

【０１５５】本実施例による洗浄においては、保持具２
０とウェハ１０間の微小隙間を洗浄液が高速に流れる。
これは、流体供給孔３１から噴出される洗浄液の流出速
度は、ベルヌーイ効果によって、より高速度となるため
である。このような高速で流れる洗浄液による処理によ
れば、物理的および化学的に洗浄効果が高められ、周知
の他の２つの方法に比べ洗浄速度が速く、より効率的な
洗浄が実現できる。

【０１５６】（３−２）金属イオンにより故意汚染した
試料を洗浄した場合 試料１０として、鉄、銅、ニッケル、クロムを所定濃度
含有する液を、表面加工していない６インチシリコンウ
ェハ上にスピンコートして作製する。前記処理により、
ウェハ表面には、前記金属イオンが各々約１０¹²atoms/
cm²付着する。この付着している金属イオンの計測は、
テクノス社製の全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いて行なっ
た。

【０１５７】洗浄液は、塩酸＋過酸化水素水の水溶液
で、濃度はそれぞれ約４．６重量％、約０．３重量％、
液温約８０℃である。

【０１５８】図１６Ｂに、本実施例の装置により３分間
洗浄した後に測定された、ウェハ１０に付着している金
属イオン量を示す。同図には、比較のため、周知のスピ
ン式洗浄及び浸漬式洗浄により洗浄したウェハについて
の測定結果も併せて示す。

【０１５９】本実施例の洗浄処理によれば、洗浄後のウ
ェハには、いずれの金属イオンも５×１０⁹atoms/cm²以
下しか付着しておらず、スピン式洗浄及び浸漬式洗浄の
結果より高い、９９％以上の除去率を実現することがで
きた。

【０１６０】本実施例によれば、流体を液体とした場合
において、ベルヌーイ効果を生じさせる液体により非接
触保持すると共に、当該液体により試料表面の処理を実
行する流体処理方法および装置を提供することができ
る。

【０１６１】〈実施例６〉本実施例では、複数の洗浄液
を用いた洗浄処理、及び乾燥処理を連続して行なうこと
ができる流体処理方法及び流体処理装置について説明す
る。以下、本実施例による流体処理装置の要部構成を示
す図１７を用い詳しく説明する。

【０１６２】（１）装置構成 本実施例の装置の基本的構成は、図１７に示すように、
上記実施例５の構成に加えて、洗浄液タンク７０及び超
純水タンク７１と並列に、第２の洗浄タンク７０´、第
２の洗浄タンク用のポンプ６０´、窒素ガスのボンベ７
２を増設して構成されるものである。また、本実施例で
は、前記タンク増設に伴い、上記実施例５で用いられて
いた切り換えバルブ５３を、４系統配管との切り換えが
可能な切り換えバルブ５４と置換している。

【０１６３】本実施例でも、上記実施例５の場合と同様
に、図示していないが、上記基本構成に加えて、試料１
０及び保持具２０を包括する処理槽、試料１０を乾燥す
る乾燥装置、使用済み液体を廃棄あるいは回収する回収
装置、及び試料の搬送・受渡しを行う治具等が含まれて
いるものとする。

【０１６４】（２）動作説明 本実施例の保持具２０は、図１７に示すように、保持具
２０の上方１〜２mm程度離れた位置に、試料１０を保持
具２０の試料保持面と平行に非接触保持するものであ
る。

【０１６５】本実施例の流体処理方法では、最初、切り
換えバルブ５４を第１の洗浄液タンク７０側に開き、続
いて開閉バルブ５２を開き、例えば２リットル／分で第
１の洗浄液の供給を開始する。これにより試料１０は上
記実施例５の場合と同様に、ベルヌーイ効果による非接
触安定保持、及び試料１０の保持面の第１の洗浄処理が
実行される。

【０１６６】次に、切り換えバルブ５４を順次切り換え
ることで、上記第１の洗浄液の場合と同様に、供給する
流体を超純水、第２の洗浄液、超純水を次々に供給し
て、試料１０の保持面を処理する。各液体の供給量とし
ては、例えば２リットル／分とする。

【０１６７】最後に、切り換えバルブ５４を窒素ガスボ
ンベ７２側へ切り換え、例えば２０リットル／分で窒素
ガスを供給して、最終のリンスが終了した試料１０を乾
燥させる。

【０１６８】以上の処理によれば、試料１０の保持面の
リンス、第２の洗浄、リンス、及び乾燥を同一保持具に
より非接触保持した状態で、試料１０の表面を外気に触
れさせることなく連続的に実施することができる。

【０１６９】（３）性能評価 本実施例の装置による、洗浄・乾燥性能を、下記条件に
て評価した。

【０１７０】試料１０として、表面加工していない６イ
ンチシリコンウェハを、粒径０．２μｍのシリコン粉の
入った濃度約０．５％のフッ酸水溶液に浸漬させた後、
鉄、銅、ニッケル、クロムを所定濃度含有する液をスピ
ンコートすることにより作製した。前記処理により、該
ウェハ表面には約９０００個の該シリコン粉及び前記金
属イオンが各々約１０¹²atoms/cm²が付着した。

【０１７１】上記のように故意汚染した試料１０に対
し、本実施例では、第１の洗浄としてアンモニア水＋過
酸化水素水の水溶液（濃度はそれぞれ約０．５重量％、
約２．５重量％、液温は約８０℃）での処理を３分行な
い、次に超純水によるリンスを３分間行った。さらに、
第２の洗浄として塩酸＋過酸化水素水の水溶液（濃度は
それぞれ約４．６重量％、約０．３重量％、液温は約８
０℃）での処理を３分間行ない、続けて超純水によるリ
ンスを３分間行った。最後に窒素ガスによる乾燥を２分
間行った。

【０１７２】本実施例による上記洗浄・乾燥処理によれ
ば、試料１０の表面に付着していたシリコン粉及び金属
イオンの９９％以上が除去された。さらに乾燥不良の指
標であるウォーターマークの発生も見られなかった。

【０１７３】本実施例によれば、試料を非接触で安定に
保持することができると共に、試料の表面に付着してい
る汚染物質をより効率的に除去し、良好な状態に乾燥さ
せることができた。

【０１７４】〈実施例７〉本実施例は、上記実施例６に
て説明した保持具２０を、周知の搬送ロボットのアーム
先端に取付けて構成した装置であり、保持具２０にて保
持している試料１０を搬送すると共に、保持している試
料１０の洗浄等の処理を可能とするものである。以下、
図１８を用いて説明する。

【０１７５】（１）装置構成 本実施例の装置は、図１８に示すように、試料坦持台８
０、搬送ロボット９０、及び保持具２０により構成され
る。真空チャック８３は、別の装置の試料担持台であ
る。

【０１７６】試料坦持台８０は、ベース８２に、破線で
示した試料１０を受ける、４本の保持ツメ８１が植設さ
れており、枚葉式処理に対応する構成となっている。搬
送ロボット９０は、回転式架台９１、支柱９２、及びア
ーム９３より構成され、架台９１を回転軸とした、例え
ば１８０°以上の回転運動と、アーム９３の上下動とが
可能である構成を有する。

【０１７７】保持具２０は、上記実施例６に示した構成
で、保持具２０の試料保持面を下に向けた状態で、搬送
ロボット９０のアーム９３の先端に取り付けられてい
る。

【０１７８】なお、図１８では、本実施例の装置の要部
だけを示し、試料坦持台８０、真空チャック８３、搬送
ロボット９０の付属部品、及び流体の供給機構等は省略
している。本実施例では、保持具２０として、上記実施
例６の保持具を用いたが、その他の本発明を適用した他
の保持具を用いる構成としても良い。

【０１７９】（２）動作説明 本実施例では、最初、搬送ロボット９０により、保持具
２０を試料坦持台８０上にある試料１０の上方約２０mm
の位置に移動させる。次に、上記実施例５あるいは実施
例６と同様に、保持具２０の流体供給孔（この図では表
示していない）から超純水を供給しながら、保持具２０
を試料１０の上方約３mmの位置まで下降させ、試料１０
をベルヌーイ保持する。

【０１８０】試料１０が保持具２０にベルヌーイ保持さ
れたら、試料坦持台８０の試料チャックを解除し、搬送
ロボット９０の支柱９２を上昇させて、試料１０を非接
触保持している保持具２０を持ち上げる。これにより試
料１０も一緒に持ち上げられる。この時、超純水の供給
を停止しても超純水の表面張力によって、試料１０の非
接触保持状態は持続する。

【０１８１】試料１０は、保持具２０ごと真空チャック
８３まで、搬送ロボット９０による上下動作と回転によ
って搬送され、続いて真空チャック８３の上に搭載す
る。この動作に対応して、真空チャック８３を作動させ
た後、保持具２０の超純水供給量を０．３〜１．０リッ
トル／分とし保持具２０のチャックを解除する。

【０１８２】次に、真空チャック８３に保持されている
試料１０に対して、保持具２０により処理を行なう。す
なわち、切り換えバルブの操作で、２リットル／分で３
分間洗浄液を供給して洗浄し、次いで２リットル／分で
２分間超純水を供給してリンスする。最後に、３０リッ
トル／分で２分間窒素ガスを供給して乾燥し、真空チャ
ック８３上から退避する。

【０１８３】（３）性能評価 本実施例では、ベルヌーイ効果を生じさせる保持具２０
が、試料１０を搬送するための非接触保持具と、洗浄、
リンス、乾燥のための処理保持具を兼ねることを示し
た。

【０１８４】なお、非接触保持具としての機能は、アー
ム９３の上下運動や回転によって試料１０に発生する加
速度に耐えられる安定保持作用を有するがために発揮さ
れるものである。また、非接触保持として超純水の供給
する場合を例として示したが、代わりに、窒素ガスを噴
出する構成であっても良い。

【０１８５】本実施例によれば、液体によるベルヌーイ
保持具と、前記液体による処理装置とを共用する方式の
採用することにより、装置の体積を大幅に低減すること
できる。また、試料の保持あるいは搬送時に、超純水の
供給を停止する方式を採用すると、連続供給する場合に
比べ、例えば、典型的な半導体の基板ウェハを用いた処
理条件においては、試料１枚の搬送当たり、約２リット
ルの超純水を節約することができる。

【０１８６】なお、搬送元と搬送先の試料保持台は上記
の例に限定されるものではない。また、上下保持具の動
作機能は上記の例に限定されるものではなく、上下が入
れ替わっていても良い。すなわち、上側保持具が固定さ
れていて、下側保持具が上下動可能とする構成としても
良い。

【０１８７】また、搬送シーケンス及びその設定値も上
記の値に限定されるものではない。また、搬送ロボット
も図に示した型式のものに限らず、上述したような搬送
を可能とするものであれば、その駆動形態及び方式は限
定されるものではない。

【０１８８】〈実施例８〉本実施例は、試料の一方の面
を上記実施例５あるいは６に示した方法により処理し、
他方の面を例えばスプレー方式により処理することで、
試料の両面の同時処理を可能とする装置である。以下、
図１９に示した、本実施例の装置の斜視図を用いて説明
する。

【０１８９】（１）装置構成 本実施例の装置構成は、図１９に示すように、スプレ−
ノズル４０、及び、これと配管５０とを接続する配管５
１´を具備する点以外は、上記実施例６とまったく同じ
である。スプレーノズル４０は、液体供給管５０から分
岐した配管５１’により接続され、保持具２０の試料保
持面に対向した位置に設置されるもので、試料１０の裏
面側に液体を噴射することができる。

【０１９０】なお、スプレーノズル４０から噴射する流
体は、配管５０及び５１’に付属した切り換えバルブ５
４、開閉バルブ５２´により任意に選択することができ
る。

【０１９１】図１９では、本実施例の特徴を端的に示す
部分のみ図示している。すなわち、保持具２０、スプレ
ーノズル４０、複数の流体供給源、これらを接続する配
管系、及び試料１０のみを示し、保持具２０を包括する
処理槽、使用済み液体を廃棄あるいは回収する装置、及
び試料１０の搬送・受渡しを行う治具等は、本図では省
略した。

【０１９２】本実施例では、保持具２０及びスプレーノ
ズル４０を、同じ流体供給源へ接続した例を示している
が、これに限定されるものではない。例えば、それぞれ
に対し、別々の流体供給源を接続しても良い。ただし、
このような場合には、互いに化学反応を発生させない処
理液同士の組合せとすることが必要である。

【０１９３】また、試料１０の保持面（保持具２０の試
料保持面と対向する面）と反対側の表面（裏面）の処理
方法は、上記の方法に限るものではなく、例えば、超音
波スプレー法、ブラシスクラブ法、あるいは本発明によ
る保持具を用いたベルヌーイ処理等を用いても良い。ベ
ルヌーイ処理を用いる方法については、次の実施例にて
説明する。

【０１９４】（２）動作説明 本実施例の流体処理方法では、試料１０を上記実施例５
に示した方法により、保持具２０に非接触保持させた
後、スプレーノズル４０から試料１０の保持面の裏面に
対し流体を供給する。これにより、試料１０のそれぞれ
の面が処理される。供給される流体及びその切り換え方
法は、上記実施例６に示したものと同じ方法を用いるこ
とができる。

【０１９５】スプレーノズル４０及び保持具２０から供
給する流体は、同じ種類としても良いし、異なる種類と
しても良い。但し、異なる種類とする場合、流体どうし
が化学変化を起こさない組合せとする必要がある。

【０１９６】（３）性能評価 本実施例によれば、試料１０の表裏を同時に処理するこ
とができる。さらにスプレーノズル４０の構成を適宜選
択することで、超音波、ジェット流、スクラブなど強力
なエネルギーで噴射される液体により、試料１０の裏面
を処理することができる。また、超音波振動子を例えば
保持具に取り付け、液体および試料を振動させ、洗浄効
果を更に高めるような構成としても良い。

【０１９７】〈実施例９〉以上の実施例は、いずれも保
持具を１基だけ用いた場合について説明したが、本実施
例では、保持具を２基用い、試料としてのウェハを挟み
込むことにより、ウェハ両面を同時に処理することがで
きる装置の例を示す。以下、図２０Ａ、図２０Ｂを用い
て説明する。

【０１９８】（１）装置構成 本実施例の用部構成は、保持具を２基用いる点、及び、
流体供給孔３１の中心に垂直孔３２を形成した点以外
は、上記実施例６とまったく同じである。２基の保持具
２０、２０’は、図２０Ａに示すように、互いに向かい
合わせに配置されている。なお、本実施例では、上側の
保持具２０´を固定式とし、下側の保持具２０を可動式
としている。

【０１９９】下側の保持具２０を可動式とするため、下
側の保持具２０に接続される配管は、例えば図２０Ａに
示すように、配管５６を螺旋構造とし、所望の範囲内で
伸縮できる構成とする。

【０２００】なお、図２０Ａでは、本実施例の特徴を端
的に示す部分、すなわち２基の保持具２０及び２０´、
これらに接続される配管系を途中までを図示している。
また、上記構成に加えて本実施例に含まれる、複数個の
流体供給源、下側の保持具２０を上下動させる機構及び
その動力源、２基の保持具を包括する処理槽、使用済み
液体を廃棄あるいは回収する装置、及び試料１０の搬送
・受渡しを行う治具等は図示していない。

【０２０１】可動式の保持具は下側保持具２０に限るも
のではなく、上側の保持具２０´を可動式としても良い
し、上下両方の保持具とも稼働式としても良い。

【０２０２】ウェハ１０を回転させる流体供給孔（傾斜
孔）３１が、各保持具の試料保持面となす角度方向は、
図２０Ｂに示すように、上下保持具では互いに反対方向
に構成してある。これは、どちらか一方をウェハの回転
開始のための流体を噴射するものに使用し、他方は回転
制動のための流体を噴射するために使用するものであ
る。

【０２０３】各保持具２０、２０’には、上記傾斜孔３
１に加えて、垂直孔３２がそれぞれ形成されている。垂
直孔３２は、保持具の試料保持面の中心に配置される。
垂直孔３２は、以下の２つの効果を実現する。第１に、
傾斜孔３１と同時に流体を噴射することで、４つの傾斜
孔３１に囲まれる領域内に停滞しがちな流体を、移動し
やすくさせる。第２に、単独で流体を噴射することで、
他方の保持具の傾斜孔３１から流体が噴出されている
間、試料に対して逆方向の回転力を与えずに、自身の保
持具と試料のベルヌーイ保持を維持する。

【０２０４】本実施例における上下保持具の傾斜孔３１
及び垂直孔３２の構成によれば、試料１０の回転状態を
任意に制御できるため、実用上の利点が極めて大きい。

【０２０５】例えば、図２０Ａの装置を用いた実験によ
ると、下保持具２０より２０リットル／分の窒素ガスの
噴射で６インチウェハは約１１００回転／分する。この
ような状態においては、下保持具２０のバルブ５３′を
閉じてもウェハは回転停止せず、その停止に９８秒を要
した。しかし、保持具２０’のバルブ５２′を開け、２
０リットル／分の窒素ガスの噴出を５秒行うことで、回
転停止を２１秒に短縮できた。

【０２０６】（２）動作説明 本実施例の流体処理方法では、最初、下側の保持具２０
を試料１０のロード（設置）に支障のない位置に退避さ
せた状態で、バルブ５２を開けて窒素を１０リットル／
分噴射し、上側の保持具２０´に試料１０を非接触保持
させる。この後、下側の保持具２０を試料１０に対向す
る位置に移動させ、試料１０が２基の保持具間に挟まれ
るように設置する。試料１０は、図中の矢印で示す方向
に回転する。

【０２０７】次に、前記の２基の保持具には、各液体源
から複数の流体が供給され、それぞれの保持面が処理さ
れる。供給される液体及びその切り換え方法は、上記実
施例６に示したものと同様なものを適用できる。処理の
最後には、気体源に切り換えられ、バルブ５２、５３、
５３′が開かれて、気体が供給され、試料１０が乾燥さ
れる。

【０２０８】次に、バルブ５３′が閉じられ、バルブ５
２′が開かれて、試料１０の回転が制動され、停止され
る。次いで、バルブ５３も閉じられ、下保持具２０を試
料アンロードに支障のない位置に退避させる。最後に、
バルブ５２、５２′が閉じられ試料１０がアンロードさ
れる。

【０２０９】上記処理においては、２基の保持具へ同じ
種類の流体を供給しても良いし、異なる種類としても良
い。但し、異なる種類とする場合、流体どうしが化学変
化を起こさない組合せにする必要がある。

【０２１０】（３）性能評価 本実施例によれば、試料を２つの保持具で挾み込むこと
により、試料の回転状態を自由に制御しつつ、試料１０
の両面を同時に処理することができる。

【０２１１】〈実施例１０〉以上の実施例では、いずれ
も保持具を１つあるいは１組だけ用い、同一の保持具内
で処理を完結させる場合について説明したが、本実施例
では、２組以上の保持具を用い、保持具間での搬送を可
能とする流体処理装置の例を示す。以下、図２１に示し
た装置の斜視図を用いて説明する。

【０２１２】（１）装置構成 本実施例の装置は、図２１に示すように、ロード／アン
ロード部９４、試料持ち換え部９５、洗浄／リンス部９
６、乾燥部９７、及び搬送アームロボット部９８を有す
る。

【０２１３】ロード／アンロード部９４は、４本の試料
保持ツメ８１が植設された試料台８０を有する。この試
料台８０を介して、ロード／アンロード部９４は、図示
されていない外部装置との間で試料授受を行う。

【０２１４】試料持ち換え部９５は、試料１０を保持す
るための４本の試料保持ツメ９５ｃと、試料１０の持ち
換えの際に試料１０へ噴出される流体を回収するため
の、排水口９５ａが設けられた排水槽９５ｂとから成
る。

【０２１５】洗浄／リンス部９６は、洗浄槽９６ａと、
洗浄槽９６ａ内に設置された、本発明による保持具２１
Ｃとを有する。洗浄／リンス部９６は、さらに、図示さ
れていないが、保持具２１Ｃへの液体供給源、及び使用
済み液体を廃棄あるいは回収する装置を有している。

【０２１６】保持具２１Ｃは、その上方に試料を保持す
るもので、複数の流体供給孔３１が形成された洗浄用の
ベルヌーイ保持具である。流体供給孔３１は、例えば上
記実施例５（図１３参照）の保持具２０と同様に、保持
する試料１０を一方向に回転させるように、保持具２１
Ｃの試料保持面と所定の角度を成すように穿孔されてい
る。

【０２１７】また、流体供給孔３１は、例えば上記実施
例６（図１７参照）に例示した液体供給系と同様に、洗
浄液及び超純水の供給源７０（洗浄液タンク）、７１
（超純水タンク）と接続されており、バルブ５２の切り
替えにより、いずれか一方の液体の供給が可能な構成と
なっている。

【０２１８】乾燥部９７は、気体用のベルヌーイ保持具
である、保持具２１Ｄを有する。保持具２１Ｄは、その
上方に試料を保持するもので、噴出する気体の温度を高
めるための昇温装置を内蔵している。

【０２１９】搬送アームロボット部９８は、２基のアー
ムロボット９０ａ、９０ｂを有する。一方のアームロボ
ット９０ｂには、上述の洗浄及び超純水の流体供給源７
０、７１に接続された液体用ベルヌーイ保持具で、その
下方に試料を保持する、保持具２１Ｂが取り付けられて
いる。アームロボット９０ｂは、保持具２１Ｂにより保
持した試料１０を、試料持ち換え部９５の試料保持ツメ
９５ｃ、洗浄／リンス部９６の洗浄用の保持具２１Ｃ、
及び乾燥部９７の保持具２１Ｄのいずれかに対向させる
位置へ移動させることができる。

【０２２０】他方のアームロボット９０ａは、本図には
図示されていない窒素ガス供給源に接続された、気体用
ベルヌーイ保持具で、その下方に試料を保持する保持具
２１Ａが取り付けられている。アームロボット９０ａ
は、保持具２１Ａに保持した試料１０を、ロード／アン
ロード部９４の試料台８０から、試料持ち換え部９５の
試料保持ツメ９５ｃまで、及び、乾燥部９７の保持具２
１Ｄからロード／アンロード部９４の試料台８０まで搬
送することができる構成となっている。保持具２１Ａ
は、乾燥部９７の保持具２１Ｄと同様の構成を有する気
体用ベルヌーイ保持具である。

【０２２１】なお、液体供給源、使用済み液体を廃棄あ
るいは回収する装置、及び搬送アームロボットの駆動に
用いられる周知の駆動装置等は、本実施例の装置下部に
組み込まれているが、本実施例の装置構成の特徴を明確
にするために、図２１には図示されていない。また、ロ
ード／アンロード部９４の外部装置との試料授受を行な
う周知の搬送ロボット、及び装置全体を覆うカバー等も
省略した。

【０２２２】（２）動作説明 （２−１）洗浄・リンス工程 本実施例の装置の外部の装置から送られて来る試料１０
は、ロード／アンロード部９４の試料台８０に搭載され
る。試料台８０に搭載された試料１０は、気体用の保持
具２１Ａにより非接触保持され、アームロボット９０ａ
の搬送動作により、試料持ち換え部９５へ搬送されて、
試料保持ツメ９５ｃ上に置かれる。

【０２２３】保持具２１Ａが退避後、アームロボット９
０ｂに取付けられた液体用の保持具２１Ｂにより、例え
ば上記実施例７（図１８参照）での方法で保持される。
その後、洗浄・リンス部９６の洗浄槽９６ａに備えられ
ている洗浄用の下側に位置する保持具２１Ｃの上方約５
mmの位置へ搬送される。

【０２２４】なお、以下の説明では、本実施例の装置に
含まれる複数の保持具の位置関係を明確にするために、
下方に試料を保持する保持具２１Ａ、２１Ｂを上側保持
具と呼び、上方に試料を保持する保持具２１Ｃ、２１Ｄ
を下側保持具と呼ぶ。

【０２２５】試料１０の接近に連動して、洗浄用の下側
保持具２１Ｃ、及び、上側に位置する保持具２１Ｂから
洗浄液の供給を開始し、試料１０両面のベルヌーイ洗浄
を行なう。この両面洗浄は、例えば図２０に例示した上
記実施例９の方法により行なうことができる。

【０２２６】洗浄終了後、上下両方の保持具２１Ｂ、２
１Ｃからの供給液体を、それぞれ超純水へ切り替え、リ
ンス処理を実行する。

【０２２７】（２−２）乾燥工程 リンス処理終了後、下側保持具２１Ｃからの超純水供給
量をチャック解除の量とすることにより、下側保持具２
１Ｃのチャックを解除し、上側保持具２１Ｂだけで、試
料１０を非接触保持する。その後、上側保持具２１Ｂか
らの超純水供給も停止し、この状態で、アームロボット
９０ｂを動作させて上昇させると、試料１０は上側保持
具２１Ｂに保持されたまま一緒に上昇する。

【０２２８】これは、超純水の供給が停止しても、試料
１０と上側保持具２１Ｂとの界面に残留した液体の表面
張力により、試料１０が上側保持具２１Ｂに安定に保持
されるためである。さらに、アームロボット９０ｂを動
作させて、試料１０を、乾燥部９７の乾燥槽内の乾燥用
の下側保持具２１Ｄの上方に搬送する。

【０２２９】試料１０が、乾燥用の下側保持具２１Ｄの
上方約５mmの位置に来たところで、下側保持具２１Ｄか
ら加熱された窒素ガスを噴出し、同時に上側に位置する
保持具２１Ｂから試料１０のチャックを解除する量の超
純水を供給する。これにより試料１０は、下側保持具２
１Ｄに保持される。

【０２３０】上側保持具２１Ｂが乾燥部９７から退避し
た後、アームロボット９０ａを動作させ、上側保持具２
１Ａを、乾燥部９７の下側保持具２１Ｄに保持されてい
る試料１０上方に移動させる。次に、上側保持具２１Ａ
からも試料１０への熱窒素ガス吹き付けを開始し、上下
の保持具２１Ａ、２１Ｄで両面を乾燥する。

【０２３１】乾燥終了後、上側保持具２１Ａにより試料
１０を保持し、続けてアームロボット９０ａを動作させ
て、試料１０をロード／アンロード部９４の試料台８０
へ搬送し、本試料１０に対する一連の処理を完了する。

【０２３２】（３）性能評価 本実施例によれば、洗浄・リンス処理用の上側保持具２
１Ｂが試料１０の搬送治具を兼ねているため、装置全体
の体積を低減するという効果、さらに、試料としてのウ
ェハを空気に触れさせることなく処理を完了させるとい
う効果がある。また、搬送保持と乾燥処理の両機能を備
えた上側保持具２１Ａについても同様の効果がある。ま
た、複数の保持具を用いることにより、流体として使用
された処理液を効果的に回収、再利用できる。

【０２３３】さらに、本実施例の装置を、例えば枚葉式
の成膜装置あるいは枚葉式の熱処理装置の前段に接続さ
せることで、成膜処理あるいは熱処理に必要とされる前
洗浄、洗浄後の試料の搬送、及び、その後の成膜処理あ
るいは熱処理を、順次連続的に行うことができる。

【０２３４】同様に、本実施例による装置を、例えば枚
葉式のイオンインプランテーション処理あるいは枚葉式
のエッチング処理の後段に接続することで、イオンプラ
ンテーション処理あるいはエッチング処理と、その後処
理とを、順次連続的に行うこともできる。

【０２３５】さらに、本実施例による試料保持及び処理
装置を、半導体デバイスの製造工程に採用することで、
より多くの処理工程を枚葉式処理とすることができる。
特に、前洗浄を本実施例による装置で実行することで、
前洗浄から枚葉式の本処理までの待機時間が低減される
と共に、一定となる。したがって、本発明を適用した半
導体製造方法によれば、本処理待機時間における表面経
時変化が低減され、かつ一定となるため、前記経時変化
に起因する不良及び特性バラツキを低減することができ
る。

【０２３６】なお、本実施例では洗浄・リンス処理にお
いて、試料の両面ともベルヌーイ処理を用いたが、これ
に限らず、その他一方の面を他の洗浄手段、例えば上記
実施例８に例示したようなスプレー洗浄を用いる構成と
しても良い。また、試料の乾燥方法として熱窒素ガスに
よるベルヌーイ処理を用いたが、これに限らず、その他
の乾燥手段、例えばスピン乾燥を用いる構成としても良
い。

【０２３７】上記実施例１〜１０では、試料を非接触保
持あるいは流体処理する装置について説明したが、本発
明は、円形あるいは矩形の板状試料を非接触状態のまま
で搬送可能とする試料搬送装置にも適用することができ
る。

【０２３８】本発明による試料搬送装置は、例えば図２
２Ａ〜図２２Ｃに示すように、方形あるいは長方形の板
状試料１０を搬送方向２２１へ搬送させるものであり、
複数の流体供給孔３１が穿孔されている搬送路面２２４
を有する保持台２０を有する。この保持台２０へ流体供
給孔３１に流体が供給されると、方向２２３に沿って流
体が噴射され、試料１０と搬送路面２２４との間にベル
ヌーイ効果が生じる。

【０２３９】このような構成によれば、試料１０は、搬
送方向に移動可能な状態で、搬送路面２２４上に非接触
保持される。この状態で、例えば流体供給孔３１から供
給される流体と同種あるいは異種の流体を方向２２２に
沿って、試料１０へ噴射することで、試料１０を搬送す
ることができる。

【０２４０】ここで、試料１０と搬送路面２２４との間
に形成されるメニスカスにより、搬送方向２２１と直交
する方向において、上述した各実施例で説明したよう
な、試料１０と試料台２０との位置ずれを抑止する抑制
力が働く。このため、試料１０は搬送路面２２４上を安
定した状態で搬送される。

【０２４１】また、例えば図２３Ａ〜図２３Ｂに示すよ
うに、保持台２０に穿孔する流体供給孔３１を、搬送路
面２２４に対して所定の角度をなすように穿孔し、この
流体供給孔３１から噴射される流体により、試料１０
へ、搬送方向２２１へ移動する力を与え、試料を搬送さ
せる構成としても良い。

【０２４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、上
記第１〜第４の目的を達成することができる。すなわ
ち、ベルヌーイ保持具のベルヌーイ有効領域を試料とほ
ぼ同一の形状とすることにより、試料を安定に非接触保
持することが可能な、試料保持方法及び装置を提供する
ことができる。

【０２４３】また、本発明の試料保持において用いられ
る流体として、所望の流体を使用することにより、試料
をベルヌーイ保持した状態で、空気に触れさせることな
く、その表面を処理することが可能となる、流体処理方
法及び装置を提供することができる。さらに、本発明に
よれば、高清浄で枚葉式の、流体による物理的及び化学
的処理が可能であり、さらに、小型化が可能な流体処理
装置を実現することができる。

【０２４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１Ａ：ベルヌーイ保持の原理を説明するため
の説明図。 図１Ｂ：ベルヌーイ保持の原理を説明するための説明
図。

【図２】図２Ａ：上下にベルヌーイ保持具を用いた場合
に、試料に作用する力の関係を説明する説明図。 図２Ｂ：試料に作用する各力と上下保持具間の間隔との
関係を示すグラフ。

【図３】図３Ａ：上下保持具を用いた場合のメニスカス
を示す説明図。 図３Ｂ：図３Ａにおいて試料に横方向のずれが生じた場
合に生じるメニスカスのズレを示す説明図。

【図４】図４Ａ：気体を用いた場合の、上下保持具によ
り保持された試料の帯電状態を示す説明図。 図４Ｂ：図４Ａにおいて試料に横方向のずれが生じた場
合に生じる帯電状態の変化を示す説明図。

【図５】図５Ａ：抑制孔から気体を噴出する場合に試料
へ働く力を説明する説明図。 図５Ｂ：図５Ａにおいて試料に横方向のずれが生じた場
合に生じる、抑制孔からの気流の変化を示す説明図。

【図６】図６Ａ：本発明を適用した、試料とほぼ同一寸
法の保持具の一実施例の構成、及び、保持された試料に
働く抑制力の計測機構を示す説明図。 図６Ｂ：本発明を適用した、試料とほぼ同一寸法のベル
ヌーイ有効領域を有する保持具の構成の一例を示す断面
図。 図６Ｃ：図６Ａ、Ｂの保持具で保持された試料に働く抑
制力とズレ量との関係を示すグラフ。 図６Ｄ：図６Ａ、Ｂの保持具で保持された試料の保持具
直径と、試料が中心から２mmズレた場合に働く抑制力と
の関係を示すグラフ。

【図７】図７Ａ：本発明を適用した保持具の端面形状の
一例（段差）を示す断面図。 図７Ｂ：本発明を適用した保持具の端面形状の他の例
（テーパ）を示す断面図。 図７Ｃ：図７Ａ、Ｂの保持具における抑制力の大きさを
示すグラフ。

【図８】図８Ａ：本発明を適用した保持具の試料保持面
形状の一例を示す断面図。 図８Ｂ：本発明を適用した保持具の試料保持面形状の他
の例を示す断面図。

【図９】図９Ａ：本発明を適用した抑制孔付き保持具と
保持されている試料とを示す側面図。 図９Ｂ：図９Ａの保持具の上面図。 図９Ｃ：図９Ａの保持具の斜視図。

【図１０】図１０Ａ：図９Ａの保持具における試料の帯
電状態を示す説明図。 図１０Ｂ：本発明よる上下保持具における試料両面の帯
電状態を示す説明図。

【図１１】異なる部材により構成される、本発明による
保持具に保持された試料の帯電状態の時間変化を示すグ
ラフ。

【図１２】図１２Ａ：本発明による、気体を用いた場合
の保持具において、試料に働く抑制力の計測方法を示す
説明図。 図１２Ｂ：図１２Ａの保持具により安定して試料を保持
できる場合の、抑制孔と浮上孔とから噴出される流量の
関係を示すグラフ。

【図１３】本発明による保持、処理装置の一実施例の要
部構成を示す説明図。

【図１４】図１４Ａ：本発明による保持具に形成される
試料浮上孔（流体供給孔）の形状の一例を示す説明図。 図１４Ｂ：図１４Ａの保持具における、試料保持面と試
料浮上孔との成す角度を示すａ−ａ’、ｂ−ｂ’、ｃ−
ｃ’、ｄ−ｄ’断面図。

【図１５】本発明による保持具において、試料浮上孔を
多数設けた場合の例を示す上面図。

【図１６】図１６Ａ：図１３Ａの保持処理装置によるシ
リコン粉除去率を示すグラフ。 図１６Ｂ：図１３Ａの保持処理装置による金属イオン除
去率を示すグラフ。

【図１７】本発明による、洗浄処理及び窒素乾燥処理が
可能な保持処理装置の一実施例の要部構成を示す説明
図。

【図１８】本発明による、搬送・保持・洗浄を可能とす
る装置の一実施例の要部構成を示す説明図。

【図１９】本発明による、ベルヌーイ保持とスプレー洗
浄処理を可能とする装置の一実施例の要部構成を示す説
明図。

【図２０】本発明による、上下ベルヌーイ保持及び処理
を可能とする装置の一実施例の要部構成を示す説明図。

【図２１】本発明による、ベルヌーイ保持及び処理を利
用した、マルチチャンバー装置の一実施例の要部構成を
示す説明図。

【図２２】図２２Ａ：本発明を適用した保持具の試料保
持面形状の一例を示す上面図。 図２２Ｂ：図２２Ａの保持具の側面断面図。 図２２Ｃ：図２２Ａの保持具の正面断面図。

【図２３】図２３Ａ：本発明を適用した保持具の試料保
持面形状の一例を示す上面図。 図２３Ｂ：図２３Ａの保持具の側面断面図。

【符号の説明】

１０…試料、 ２０〜２
７…保持具、３０〜３２…流体供給孔（試料浮上孔）、
４０…スプレーノズル、５０，５０´…流体供給管、
５１…流体供給管分岐管、５２…開閉バ
ルブ、 ５３三方バルブ、５４…
四方バルブ、 ５５…減圧弁、５
６…螺旋型流体供給管、 ６０，６０´
…ポンプ、７０…（第１の）洗浄液タンク、
７０´…第２の洗浄液タンク、７１…超純水タンク、
７２…窒素ボンベ、８０…試料坦持
台、 ８１…保持ツメ、８２…ベ
ース、 ８３…真空チャッ
ク、９０…搬送ロボット、 ９１…
回転式架台、９２…支柱、
９３…アーム、９４…ロード／アンロード部、
９５…試料持ち換え部、９５ａ…排水口、
９５ｂ…排水槽、９５ｃ…試料保持
ツメ、 ９６…洗浄・リンス部、９７
…乾燥部、 ９８…搬送アー
ムロボット部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２３Ｑ 3/08 Ｂ２３Ｑ 3/08 Ｚ (72)発明者 岡 齊 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 伊藤 晴夫 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (43)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】保持すべき試料と、当該試料に対向する試
   料保持面との間に流体を流すことで生じるベルヌーイ効
   果を利用して、当該試料を非接触保持する試料保持方法
   において、 保持されている試料の外周縁と試料保持面との間に作用
   する張力の大きさが急激に変る、当該試料保持面上に形
   成される境界で囲まれる領域の大きさが、前記試料の大
   きさと、当該試料保持面に対する試料の位置ずれを抑制
   すべき方向で、ほぼ同一となる構成を有する前記試料保
   持面に、ベルヌーイ効果を利用して、前記試料を非接触
   保持することを特徴とする試料保持方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記試料が板状で、前記位置ずれを抑制すべき方向での
   幅がＤｍｍである場合には、 前記試料保持面を、前記位置ずれを抑制すべき方向での
   幅が、（Ｄ−８）ｍｍ〜（Ｄ＋４）ｍｍの範囲内となる
   形状とすることを特徴とする試料保持方法。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記試料が略円板状で、直径がＤｍｍである場合には、 前記試料保持面を、（Ｄ−８）ｍｍ〜（Ｄ＋４）ｍｍの
   範囲内の直径を有する略円形とすることを特徴とする試
   料保持方法。
4. 【請求項４】保持すべき試料と、当該試料に対向する試
   料保持面との間に流体を流すことで生じるベルヌーイ効
   果を利用して、当該試料を非接触保持した状態で、その
   表面を処理する流体処理方法において、 保持すべき試料に対して行なうべき処理に応じて、ベル
   ヌーイ効果を生じさせるために流す流体を選択し、 保持されている試料の外周縁と試料保持面との間に作用
   する張力の大きさが急激に変る、当該試料保持面上に形
   成される境界で囲まれる領域の大きさが、前記試料の大
   きさと、当該試料保持面に対する試料の位置ずれを抑制
   すべき方向で、ほぼ同一となる構成を有する前記試料保
   持面に、前記選択された流体を流すことで、前記試料を
   非接触保持すると共に、当該試料表面の処理を実行する
   ことを特徴とする流体処理方法。
5. 【請求項５】請求項４において、 前記試料が板状で、前記位置ずれを抑制すべき方向での
   幅がＤｍｍである場合には、 前記試料保持面を、前記位置ずれを抑制すべき方向での
   幅が、（Ｄ−８）ｍｍ〜（Ｄ＋４）ｍｍの範囲内となる
   形状とすることを特徴とする流体処理方法。
6. 【請求項６】請求項４において、 前記試料が略円板状で、直径がＤｍｍである場合には、 前記試料保持面を（Ｄ−８）ｍｍ〜（Ｄ＋４）ｍｍの範
   囲内の直径を有する略円形形状とすることを特徴とする
   流体処理方法。
7. 【請求項７】保持すべき試料と、当該試料に対向する試
   料保持面との間に流体を流すことで生じるベルヌーイ効
   果を利用して、当該試料を非接触保持した状態で搬送す
   る試料搬送方法であって、 前記試料保持面は、前記試料を搬送する方向に伸びた搬
   送面を形成するものであり、 保持されている試料の外周縁と搬送面との間に作用する
   張力の大きさが急激に変る、当該搬送面上に形成される
   境界で囲まれる領域の大きさが、前記試料の大きさと、
   前記搬送方向と直交する方向で、ほぼ同一となる形状を
   有する前記搬送面上を、ベルヌーイ効果により前記試料
   を非接触保持した状態で搬送することを特徴とする試料
   搬送方法。
8. 【請求項８】保持すべき試料と、当該試料に対向する試
   料保持面との間に流体を流すことで生じるベルヌーイ効
   果を利用して当該試料を非接触保持する、前記試料保持
   面を備える試料保持装置において、 前記試料保持面は、保持されている試料の外周縁と試料
   保持面との間に作用する張力の大きさが急激に変る、当
   該試料保持面上に形成される境界で囲まれる領域の大き
   さが、前記試料の大きさと、当該試料保持面に対する試
   料の位置ずれを抑制すべき方向で、ほぼ同一となる構成
   を有することを特徴とする試料保持装置。
9. 【請求項９】請求項８において、 前記試料が、前記位置ずれを抑制すべき方向での幅がＤ
   ｍｍの板状形状を有する場合には、 前記試料保持面は、当該抑制すべき方向での幅が（Ｄ−
   ８）ｍｍ〜（Ｄ＋４）ｍｍの範囲内となる表面形状を形
   成することを特徴とする試料保持装置。
10. 【請求項１０】請求項８において、 前記試料が略円板状であり、直径がＤｍｍである場合に
    は、 前記試料保持面の形状は、略円形であり、その直径が、
    予め実験により求められた前記試料の横ずれを抑制する
    抑制力と前記試料保持面の大きさとの依存関係を用い
    て、（Ｄ−８）ｍｍ〜（Ｄ＋４）ｍｍの範囲内で、当該
    試料保持において必要とされる前記試料の横ずれを抑止
    する抑制力の大きさに応じて決定されることを特徴とす
    る試料保持装置。
11. 【請求項１１】請求項８において、前記流体が液体の場
    合、 前記試料保持面は、前記液体の表面張力よりも小さい臨
    界表面張力を有する材料表面により形成されることを特
    徴とする試料保持装置。
12. 【請求項１２】請求項８において、前記流体が液体の場
    合、 前記試料保持面を囲む表面領域をさらに有し、 前記試料保持面は、前記液体の表面張力より大きい臨界
    表面張力を有する材料表面により形成され、 前記試料保持面を囲む表面領域は、前記液体の表面張力
    より小さい臨界表面張力を有する材料表面により形成さ
    れることを特徴とする試料保持装置。
13. 【請求項１３】請求項８において、前記流体が気体の場
    合、 前記試料保持面は、体積固有抵抗が１０¹⁴Ωｃｍ以上の
    絶縁材料表面により形成されることを特徴とする試料保
    持装置。
14. 【請求項１４】請求項１３において、 前記試料保持面の表面を帯電させるための帯電手段をさ
    らに有することを特徴とする試料保持装置。
15. 【請求項１５】請求項８において、 前記流体を供給する流体供給手段をさらに有し、 前記試料保持面には、保持されている試料の表面の法線
    方向を回転軸方向として当該試料が回転するための回転
    力を与える方向に沿って、前記流体供給手段から供給さ
    れる前記流体を、前記試料の表面へ噴射する流体供給孔
    が形成されていることを特徴とする試料保持装置。
16. 【請求項１６】請求項１５において、 前記試料保持面には、前記流体供給孔が複数個設けら
    れ、各流体供給孔から噴射される流体のそれぞれの噴射
    力が、前記試料の回転中心に対しほぼ同じ大きさのモー
    メントを与え、かつ前記噴射力のベクトル和がほぼ０と
    なるように、前記複数の流体供給孔が構成されているこ
    とを特徴とする試料保持装置。
17. 【請求項１７】請求項１５において、 前記試料保持面には、前記流体供給孔に加えて、前記試
    料の表面の法線方向と略一致した方向に沿って、前記流
    体供給手段から供給される前記流体を、前記試料の表面
    へ噴射する流体供給孔がさらに形成されていることを特
    徴とする試料保持装置。
18. 【請求項１８】請求項８において、 前記流体を供給する流体供給手段をさらに有し、 前記試料保持面には、少なくとも中心近傍及び外周部
    に、前記流体供給手段から供給される前記流体を、前記
    試料の表面へ噴射する、流体供給孔が形成されているこ
    とを特徴とする試料保持装置。
19. 【請求項１９】請求項１８において、 前記外周部に形成される流体供給孔は、複数個形成され
    るものであり、 当該複数個の流体供給孔から前記試料へ噴射された前記
    流体が、前記試料の位置ずれを抑止する抑制力を生成す
    るように、前記流体を前記試料の外周部へ噴射すること
    を特徴とする試料保持装置。
20. 【請求項２０】請求項８において、前記流体が液体の場
    合には、 前記試料保持面は、ベルヌーイ効果を生じさせる平坦な
    主面部と、前記試料との間に形成される気−液界面が位
    置する、当該主面部を囲む外周部とから構成されるもの
    であり、 前記外周部の外周端における、前記試料の表面からの距
    離は、前記主面部における前記試料の表面からの距離よ
    りも大きいことを特徴とする試料保持装置。
21. 【請求項２１】請求項２０において、 前記外周部は、その外側方向へ向かって、前記試料表面
    との距離が大きくなるような、テ−パ構造を有している
    ことを特徴とする試料保持装置。
22. 【請求項２２】請求項２０において、前記流体が気体の
    場合には、 前記試料保持面は、ベルヌーイ効果を生じさせる平坦な
    主面部と、前記試料の外縁に対応する、当該主面部を囲
    む外周部とから構成されるものであり、 前記外周部は、その外側方向へ向かって、前記試料表面
    との距離が小さくなるような、傾斜構造を有しているこ
    とを特徴とする試料保持装置。
23. 【請求項２３】請求項８において、前記流体が液体の場
    合、 前記試料保持面には、前記液体の流路として、当該試料
    保持面の中心近傍から半径方向へ延在するように溝が形
    成されることを特徴とする試料保持装置。
24. 【請求項２４】請求項８において、前記流体が液体の場
    合、 前記試料保持面には、当該試料保持面の中心近傍から半
    径方向に延在するように配置された、前記液体の表面張
    力より大きな臨界表面張力を有する帯状の部材により、
    前記液体の流路が形成されることを特徴とする試料保持
    装置。
25. 【請求項２５】請求項２３または２４において、 前記試料保持面には、前記液体の流路が複数個、放射状
    に形成されることを特徴とする試料保持装置。
26. 【請求項２６】請求項８において、 前記試料保持面を１対設け、 当該１対の試料保持面を、所定の間隔をあけ、互いに対
    向する位置に配置し、その間に前記試料を非接触保持す
    ることを特徴とする試料保持装置。
27. 【請求項２７】請求項２６において、 前記１対の試料保持面間の間隔は、前記試料の各面から
    当該面に近い方の各試料保持面までの距離がそれぞれ
    ２．５ｍｍ以内の等距離となるように設定することを特
    徴とする試料保持装置。
28. 【請求項２８】請求項２６において、 前記流体を供給する流体供給手段をさらに有し、 前記１対の試料保持面には、前記試料の表面の法線方向
    を回転軸として前記試料が回転するための回転力を与え
    る方向に沿って、前記流体供給手段から供給される前記
    流体を、前記試料の表面へ噴射する流体供給孔がそれぞ
    れ形成されているものであり、 前記１対の試料保持面の流体供給孔は、それぞれから噴
    出される前記流体により前記試料へ与えられる回転力の
    方向が互いに逆方向となるように構成されていることを
    特徴とする試料保持装置。
29. 【請求項２９】請求項２８において、 前記１対の試料保持面に挾まれ、非接触保持される前記
    試料を、前記一方の試料保持面の流体供給孔からの流体
    噴射により回転させ、 前記他方の試料保持面の流体供給孔からの流体噴射によ
    り、前記試料の回転速度を減速して制動することを特徴
    とする試料保持装置。
30. 【請求項３０】保持すべき試料と、当該試料に対向する
    試料保持面との間に流体を流すことで生じるベルヌーイ
    効果を利用して、当該試料を非接触保持した状態で、そ
    の表面を処理する流体処理装置において、 前記試料保持面が形成されている試料保持手段と、 前記試料保持面と前記試料との間に流してベルヌーイ効
    果を生じさせると共に前記試料表面の処理を行なう流体
    を供給する流体供給手段とを有し、 前記試料保持面は、保持されている試料の外周縁と当該
    試料保持面との間に作用する張力の大きさが急激に変
    る、当該試料保持面上に形成される境界で囲まれる領域
    の大きさが、前記試料の大きさと、当該試料保持面に対
    する試料の位置ずれを抑制すべき方向で、ほぼ同一とな
    る構成を有することを特徴とする流体処理装置。
31. 【請求項３１】請求項３０において、 前記試料が略円板状であり、直径がＤｍｍである場合に
    は、 前記試料保持面の形状は、略円形であり、その直径が、
    予め実験により求められた前記試料の横ずれを抑制する
    抑制力と前記試料保持面の大きさとの依存関係を用い
    て、（Ｄ−８）ｍｍ〜（Ｄ＋４）ｍｍの範囲内で、当該
    試料保持において必要とされる前記試料の横ずれを抑止
    する抑制力の大きさに応じて決定されることを特徴とす
    る流体処理装置。
32. 【請求項３２】請求項３０において、 前記試料保持面には、保持されている試料の表面の法線
    方向を回転軸方向として前記試料が回転するための回転
    力を与える方向に沿って、前記流体供給手段から供給さ
    れる前記流体を、前記試料の表面へ噴射する流体供給孔
    が形成されていることを特徴とする流体処理装置。
33. 【請求項３３】請求項３０において、 前記流体供給手段には、保持すべき試料の液体処理工程
    に用いる液体を供給する液体供給手段、および、保持す
    べき試料の気体処理工程に用いる気体を供給する気体供
    給手段のうち、少なくとも一方が含まれることを特徴と
    する流体処理装置。
34. 【請求項３４】請求項３０において、 前記流体供給手段は、互いに異なる流体をそれぞれ供給
    する複数の供給手段から構成されるものであり、 前記試料に対して行なうべき処理に応じて、前記複数の
    供給手段のうち、１つを選択し、前記選択した１つの供
    給手段からの流体を供給する、選択手段をさらに有する
    ことを特徴とする流体処理装置。
35. 【請求項３５】請求項３４において、 前記複数の供給手段には、保持すべき試料の液体処理工
    程に用いる液体を供給する液体供給手段、および、保持
    すべき試料の気体処理工程に用いる気体を供給する気体
    供給手段が少なくとも含まれるものであり、 前記液体処理工程には少なくとも洗浄水による洗浄工程
    が、前記気体処理工程には少なくとも乾燥用気体による
    乾燥工程が含まれていることを特徴とする流体処理装
    置。
36. 【請求項３６】請求項３５において、 前記液体供給手段は、純水及び所定の洗浄液の少なくと
    も一方を供給するものであり、 前記気体供給手段は、窒素ガスを供給することを特徴と
    する流体処理装置。
37. 【請求項３７】請求項３０において、 前記試料が前記試料保持面上に保持されている状態で、
    前記試料保持手段の位置を移動させる移動手段をさらに
    有することを特徴とする流体処理装置。
38. 【請求項３８】請求項３０において、 前記試料が前記試料保持面上に保持されている状態で、
    前記試料の、前記試料保持面に対向する面の裏側の面に
    対して、所定の流体を噴射し当該裏側の面を処理する処
    理手段をさらに有することを特徴とする流体処理装置。
39. 【請求項３９】請求項３０において、 前記試料保持手段を１対設けると共に、 前記１対の試料保持手段のそれぞれに形成されている試
    料保持面が、所定の間隔をあけ、前記試料を間に挾ん
    で、互いに対向する位置に配置されるように、前記１対
    の試料保持手段を支持する支持手段をさらに有すること
    を特徴とする流体処理装置。
40. 【請求項４０】請求項３９において、 前記１対の試料保持手段のそれぞれへ流体を供給する前
    記流体供給手段を１対設けると共に、 前記各試料保持手段に形成されている試料保持面にそれ
    ぞれ対向する、前記試料の各面に対して行なう処理に応
    じて、前記各流体供給手段からそれぞれの試料保持手段
    へ供給する流体を選択する選択手段をさらに有すること
    を特徴とする流体処理装置。
41. 【請求項４１】請求項３０において、 前記試料保持手段、及び当該試料保持手段へ流体を供給
    する流体供給手段を、前記試料に対して行なうべき複数
    の処理工程に対応して、複数組設けると共に、 前記試料保持手段、前記流体供給手段、及び前記試料保
    持手段の配置位置を移動させる移動手段を備え、前記複
    数の試料保持手段間で試料の搬送を行なう、搬送手段を
    さらに有し、 前記各組の流体供給手段は、前記複数の処理工程のそれ
    ぞれで用いる流体をそれぞれ供給するものであり、 前記搬送手段は、前記複数の処理工程の順序に従って、
    前記試料の処理が行なわれるように、前記複数の試料保
    持手段間で前記試料を搬送することを特徴とする流体処
    理装置。
42. 【請求項４２】試料の表面を流体により処理する流体処
    理方法において、 前記試料に対して行なうべき処理に応じて選択された流
    体を、前記試料と前記試料に対向する位置に配置された
    試料保持面との間に流し、ベルヌーイ効果を生じせしめ
    ることで、前記試料を非接触保持すると共に、当該試料
    表面の処理を実行することを特徴とする流体処理方法。
43. 【請求項４３】表面を流体により処理された板状試料に
    おいて、 当該板状試料に対して行なうべき処理に応じて選択され
    た流体を、当該板状試料とそれに対向する位置に配置さ
    れた試料保持面との間に流し、ベルヌーイ効果を生じせ
    しめることで表面処理されたものであり、 前記表面処理は、請求項４〜６のいずれかに記載の流体
    処理方法により行なわれることを特徴とする板状試料。