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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6758587
(24)【登録日】2020年9月4日
(45)【発行日】2020年9月23日
(54)【発明の名称】基板支持装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20200910BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20200910BHJP
H01L 21/306 20060101ALI20200910BHJP
G03F 7/30 20060101ALI20200910BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 N
H01L21/304 643A
H01L21/306 R
G03F7/30 502
【請求項の数】10
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2018-565333(P2018-565333)
(86)(22)【出願日】2016年7月6日
(65)【公表番号】特表2019-521519(P2019-521519A)
(43)【公表日】2019年7月25日
(86)【国際出願番号】CN2016088754
(87)【国際公開番号】WO2018006283
(87)【国際公開日】20180111
【審査請求日】2019年6月13日
(73)【特許権者】
【識別番号】510005650
【氏名又は名称】エーシーエム リサーチ （シャンハイ） インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001841
【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チェン フーファ
(72)【発明者】
【氏名】ファン ヂーヨウ
(72)【発明者】
【氏名】ウー ジュン
(72)【発明者】
【氏名】ワン フゥイ
(72)【発明者】
【氏名】チェン フーピン
(72)【発明者】
【氏名】ワン ウェンジュン
【審査官】
杢 哲次
(56)【参考文献】
【文献】
特表２０１５−５３７３８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１５／１８４６２８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２００７−１７６６３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００４−５３６４４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−１７２２０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１６−０６５２６８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／６８３
Ｇ０３Ｆ ７／３０
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を支持する回転可能なチャックであって、一のガスパイプに接続されて前記基板にガスを供給すると共にベルヌーイ効果によって基板を吸引する複数の第１注入口と、別の一のガスパイプに接続されて前記基板にガスを供給して前記基板を持ち上げる複数の第２注入口とを画定する回転可能なチャックと、
前記回転可能なチャックの上面に配置され、それぞれが独立したシリンダによって駆動される複数の位置決めピンであって、一のガスパイプに接続された複数の前記シリンダによって駆動される第１位置決めピン群と、別の一のガスパイプに接続された複数の前記シリンダによって駆動される第２位置決めピン群とに分けられた複数の位置決めピンと、
中空軸であって、その内壁が１つのガスパイプにそれぞれ対応し当該ガスパイプにガスを供給する４つのガス溝を画定している中空軸と、
前記中空軸内に設置された回転軸であって、前記回転軸の外壁と前記中空軸の前記内壁との間に空間が形成されるように設置された回転軸と、
前記第１位置決めピン群を駆動する前記複数のシリンダにガスを供給する１つの前記ガス溝の両側に配置された１対のシールリングと、前記第２位置決めピン群を駆動する前記複数のシリンダにガスを供給する１つの前記ガス溝の両側に配置された１対のシールリングとからなる２対のシールリングとを備え、
前記中空軸は、隣接する２つの前記ガス溝の間に排気口を画定しており、１つの前記ガス溝は、前記第１位置決めピン群または第２位置決めピン群を駆動する前記複数のシリンダにガスを供給し、１つの前記ガス溝は前記第１注入口または前記第２注入口にガスを供給し、前記回転軸の前記外壁は、前記中空軸の前記排気口に対応する阻止壁と、前記第１注入口または前記第２注入口にガスを供給する前記ガス溝に面した凹部とを画定することを特徴とする基板支持装置。
前記回転可能なチャックの上面に配置され、それぞれが独立したシリンダによって駆動される複数の位置決めピンであって、一のガスパイプに接続された複数の前記シリンダによって駆動される第１位置決めピン群と、別の一のガスパイプに接続された複数の前記シリンダによって駆動される第２位置決めピン群とに分けられた複数の位置決めピンと、
中空軸であって、その内壁が１つのガスパイプにそれぞれ対応し当該ガスパイプにガスを供給する４つのガス溝を画定している中空軸と、
前記中空軸内に設置された回転軸であって、前記回転軸の外壁と前記中空軸の前記内壁との間に空間が形成されるように設置された回転軸と、
前記第１位置決めピン群を駆動する前記複数のシリンダにガスを供給する１つの前記ガス溝の両側に配置された１対のシールリングと、前記第２位置決めピン群を駆動する前記複数のシリンダにガスを供給する１つの前記ガス溝の両側に配置された１対のシールリングとからなる２対のシールリングとを備え、
前記中空軸は、隣接する２つの前記ガス溝の間に排気口を画定しており、１つの前記ガス溝は、前記第１位置決めピン群または第２位置決めピン群を駆動する前記複数のシリンダにガスを供給し、１つの前記ガス溝は前記第１注入口または前記第２注入口にガスを供給し、前記回転軸の前記外壁は、前記中空軸の前記排気口に対応する阻止壁と、前記第１注入口または前記第２注入口にガスを供給する前記ガス溝に面した凹部とを画定することを特徴とする基板支持装置。
【請求項2】
前記阻止壁は直角、多角形、または、円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項3】
前記回転軸は前記基板の背面を洗浄する際に前記回転可能なチャックに接続され、前記回転軸は前記中空軸内において回転する一方、前記中空軸は回転しないことを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項4】
前記４つのガス溝はリング形状であることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項5】
前記中空軸は、４つの入口を画定しており、各入口は、１つのガス溝に接続されていることを特徴とする請求項１記載の基板支持装置。
【請求項6】
前記回転軸が前記中空軸内で駆動回転されるときに、４つの前記ガスパイプはそれぞれ回転軸と共に回転することを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項7】
各第１注入口は、前記回転可能なチャックの底面に対してある角度傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項8】
各第２注入口は、前記回転可能なチャックの底面に対して直角であり、垂直であることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項9】
２つの前記位置決めピン群は交互に配置されており、２つの前記位置決めピン群は前記基板を交互に位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【請求項10】
前記回転可能なチャックの前記上面に配置された複数のガイド支柱をさらに備えており、各ガイド支柱は前記基板を保持する保持部を形成するように突出しており、各ガイド支柱の側面は前記基板をガイドして正確に前記保持部に位置させるガイド面であることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板処理装置に関し、より具体的には、洗浄、エッチング、現像、フォトレジストのコーティングまたは除去等の湿式工程において、ベルヌーイの定理を用いて半導体ウエハ等の基板を支持する基板支持装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置製造工程における、洗浄、エッチング、現像、フォトレジストのコーティングまたは除去等の処理工程では、基板表面とも称する基板装置面が中心となることが殆どである。しかしながら、洗浄およびエッチングのように基板背面（非装置面）の処理も同様に重要である。例えば、基板背面に付着した異物によって、基板表面に形成されたパターンがフォトリソグラフィ工程において焦点ボケしたり、前記異物が基板処理装置を汚染することによって、同じ装置で処理する別の基板をも汚染する可能性がある。中でも、背面の金属の異物は、基板を介して拡散し基板表面を汚染する可能性があり、これによって半導体装置の電気的故障を引き起こす可能性もある。
【0003】
半導体装置の品質を確保するには、基板背面洗浄が不可欠となる。基板背面洗浄には、基板を支持する装置が必要となる。このような装置は米国特許Ｎｏ．５，４９２，５６６で公知である。前記装置は、前記装置の円形の表面に環状ノズルを備えている。前記ノズルには圧縮ガスが送られ、前記装置と前記基板との間にガスのクッションが形成される。前記基板は、ベルヌーイの定理により装置上方に吸引され、浮遊状態に維持される。前記装置上面の少なくとも１つの突起は、処理中に基板の台として機能する。前記装置では、前記装置に面する基板の下面は突起と接触した状態で維持する必要がある。基板背面処理には、基板の装置面（表面）が前記装置の上面に面する必要がある。前記突起部は装置面のパターンを損傷する可能性があり、基板と前記装置上面との間の隙間高さを調整するのは容易ではない。
【0004】
基板を支持する別の装置は、米国特許Ｎｏ．６，６６９，８０８に開示されている。前記装置は、基板を支持する支持部材を有する回転ベース部材の上方に近接吸引部材が設けられている。前記近接吸引部材は、前記支持部材に支持された基板上面の周縁部全体に対して、支持面から下方外側向きにガスを噴射する。前記近接吸引部材の下面である前記支持面は、前記回転ベース部材上の基板と略平行な平面上に配置される。加工液供給部によって、前記回転ベース部材上に支持され回転する前記基板の下面に加工液が供給される。また、基板の下面と回転ベース部材の上面との間の隙間の高さを調整するのは容易ではない。また、上記加工液供給のモデルでは、洗浄効率はさほど良好なものにならない。
【発明の概要】
【0005】
したがって、本発明は、回転可能なチャックと、第１質量流量コントローラと、第２質量流量コントローラと、複数の位置決めピン及びガイド支柱と、モータとを備える基板支持装置を提供することを目的とする。基板を支持する前記回転可能なチャックが、複数の第１注入口および第２注入口を画定する。前記第１注入口は、第１ガス流路に接続されて前記基板にガスを供給するとともにベルヌーイ効果によって前記基板を吸引する。前記第２注入口は、第２ガス流路に接続されて前記基板にガスを供給するとともに前記基板を持ち上げる。前記第１質量流量コントローラは前記第１ガス流路に配置されており、前記第１注入口に供給されるガスの流れを制御する。前記第２質量流量コントローラは前記第２ガス流路に配置されており、前記第２注入口に供給されるガスの流れを制御する。前記複数の位置決めピンは前記回転可能なチャックの上面に配置されており、前記基板に所定の処理を行う際に、前記基板の水平移動を防止する。前記複数のガイド支柱は前記回転可能なチャックの上面に配置されており、各ガイド支柱が前記基板を保持する保持部を形成するように突出している。前記モータは、前記回転可能なチャックを回転させるために使用される。
【0006】
前記基板の下面と前記回転可能なチャックの上面との間に隙間を形成して、前記基板の前記下面と前記回転可能なチャックの前記上面とが接触して、前記基板の前記下面が汚染されることを防止し、前記隙間の高さは、前記第１注入口および第２注入口に供給されるガスの流れを制御することによって調整可能であり、前記基板はベルヌーイの定理によって安定した浮遊状態を維持することができる。
【0007】
本発明は回転可能なチャックと、複数の位置決めピンと、中空軸と、回転軸と、二組のシールリングとを備える基板支持装置を提供することをもう１つの目的とする。前記回転可能なチャックは、基板を支持するために用いられ、複数の第１注入口および複数の第２注入口を画定する。前記第１注入口は、ガスパイプに接続されて前記基板にガスを供給するとともにベルヌーイ効果によって前記基板を吸引する。前記第２注入口は、別のガスパイプに接続されて前記基板にガスを供給するとともに前記基板を持ち上げる。前記複数の位置決めピンは前記回転可能なチャックの上面に配置されている。前記複数の位置決めピンは、第１位置決めピン群と第２位置決めピン群とに分けられる。各位置決めピンは独立したシリンダによって駆動される。第１位置決めピン群を駆動する複数のシリンダが一のガスパイプに接続されている。第２位置決めピン群を駆動する複数のシリンダが別の一のガスパイプに接続されている。前記中空軸の内壁は４つのガス溝を画定し、各ガス溝は１つのガスパイプ１つに対応しており、当該ガスパイプにガスを供給する。前記回転軸は中空軸内に設置され、前記回転軸の外壁と前記中空軸の前記内壁との間に空間を形成する。１対のシールリングが、第１位置決めピン群を駆動する複数のシリンダにガスを供給する１つのガス溝の両側に配置されている。１対のシールリングが、第２位置決めピン群を駆動する複数のシリンダにガスを供給する１つのガス溝の両側に配置されている。前記中空軸は、隣接する２つのガス溝の間に排気口を画定している。１つのガス溝は、前記第１位置決めピン群または第２位置決めピン群を駆動する複数のシリンダにガスを供給し、別の１つのガス溝は第１注入口または第２注入口にガスを供給する。前記回転軸の前記外壁は、前記中空軸の排気口に対応する阻止壁と、前記第１注入口または前記第２注入口にガスを供給するガス溝に面した凹部とを画定する。
【0008】
本発明は、前記回転軸の前記外壁に画定された阻止壁および凹部を活用して、中空軸に形成され前記基板表面にガスを供給するガス溝に前記空間内の粒子が侵入することを防止し、前記粒子によって前記基板表面が汚染されることを防止する。したがって、半導体装置の品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明は、添付の図面および以下の実施形態の説明を参照することによって、当業者に明らかとなるであろう。【図1】本発明に係る基板支持装置の一例を示す断面図である。
【図2】前記基板支持装置の上面図である。
【図4】前記基板支持装置の位置決めピンの斜視図である。
【図5】前記基板支持装置に対して基板を出し入れするエンドエフェクタを示す上面図である。
【図6A】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置に載置する手順を示す図である。
【図6B】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置に載置する手順を示す図である。
【図6C】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置に載置する手順を示す図である。
【図6D】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置に載置する手順を示す図である。
【図6E】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置に載置する手順を示す図である。
【図7A】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置から取り外す手順を示す図である。
【図7B】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置から取り外す手順を示す図である。
【図7C】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置から取り外す手順を示す図である。
【図7D】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置から取り外す手順を示す図である。
【図7E】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置から取り外す手順を示す図である。
【図7F】処理する基板を前記エンドエフェクタによって基板支持装置から取り外す手順を示す図である。
【図8】本発明の別の実施形態に係る基板支持装置の一例を示す正面図である。
【図14】本発明の別の実施形態に係る基板支持装置の一例を示す正面図である。
【図22A】本発明による阻止壁の別の実施形態を示す図である。
【図23A】本発明による阻止壁の別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１〜図４を参照して、本発明の基板支持装置について記載する。基板支持装置は、半導体ウエハを処理するために、半導体ウエハ等、円盤形状の物体を支持するのに適した円形の回転可能なチャック１０１を有している。回転可能なチャック１０１の下には、中空の筐体１０２が配置されており回転可能なチャック１０１の下面に結合されている。また、回転軸１０３が設けられており、中空の筐体１０２を結合している。回転軸１０３は中空である。回転軸１０３の上端は中空の筐体１０２の底部に固定されており、回転軸１０３の下端はモータ１０４に接続されており、回転軸１０３を回転させて、垂直軸を中心に回転可能なチャック１０１を回転させる。
【0011】
複数の、例えば、６つの位置決めピン１０５は、回転可能なチャック１０１上面の外縁に一様に配置されており、基板１０７に対して洗浄工程等の所定の工程が行われる際に、基板１０７の水平移動を防止する。各位置決めピン１０５はその上端に位置決め溝１０５１を画定している。基板１０７の周縁部は位置決め溝１０５１に係合しており、基板１０７の水平移動を規制する。位置決めピン１０５は、全て独立したシリンダ４０１によって駆動され、基板１０７を位置決めする際には内方向に移動し、基板１０７を解放する際には外方向へ移動する。すべての位置決めピン１０５は、交互に配置された２つのグループ１０５ａ、１０５ｂに分けられている。基板１０７の洗浄工程中、２つの位置決めピン群１０５ａ、１０５Ｂは、基板１０７の周縁部が完全に洗浄されるように、基板１０７を交互に位置決めする。すなわち、基板１０７の洗浄工程において、まず第１位置決めピン群１０５ａが、基板１０７を位置決めする。このとき、第２位置決めピン群１０５ｂは、基板１０７と非接触状態に維持される。しばらく基板１０７を洗浄した後、第１位置決めピン群１０５ａは基板１０７を解放し、第２位置決めピン群１０５ｂが、基板１０７を位置決めする。なお、基板１０７はまず第２位置決めピン群１０５ｂによって位置決めされてもよい。
【0012】
複数の、例えば、６つのガイド支柱１０６が、回転可能なチャック１０１上面の外縁に配置されている。各ガイド支柱１０６は、対応する位置決めピン１０５に隣接している。ガイド支柱１０６は、ガイド支柱１０６の側面が、回転可能なチャック１０１に載置される基板１０７をガイドするガイド面となるように円錐形状に形成されている。ガイド支柱１０６の底部は、基板１０７が回転可能なチャック１０１上に載置されたときに当該基板１０７を保持するための保持部１０６１を形成するように外方向に突出しており、基板１０７の下面と回転可能なチャック１０１の上面との間に隙間１１１が形成される。これにより、基板１０７の下面と回転可能なチャック１０１の上面とが接触して、基板１０７の下面が汚染されることが防止される。
【0013】
回転可能なチャック１０１は、これを貫通する複数の第１注入口１０９および第２注入口１１０を画定している。第１注入口１０９が、回転可能なチャック１０１上に円弧状に、回転可能なチャック１０１の中心から離れた位置に形成されている。各第１注入口１０９は、回転可能なチャック１０１の底面に対してある角度傾斜している。第２注入口１１０が、回転可能なチャック１０１上に円弧状に、回転可能なチャック１０１の中心近傍の位置に形成されている。第２注入口１１０は全て、回転可能なチャック１０１に対して直角であり、垂直である。各第１注入口１０９は第１ガスパイプ１１２に接続され、第２注入口１１０は第２ガスパイプ１１３に接続されている。第１ガスパイプ１１２と第２ガスパイプ１１３は共に中空の筐体１０２内を通っている。第１ガスパイプ１１２と第２ガスパイプ１１３は、それぞれ中空の筐体１０２を介して回転軸１０３に収容されている。第１ガスパイプ１１２内には、第１注入口１０９を介して基板１０７に供給されるガスを浄化する第１フィルタ１１４が配置されている。第２ガスパイプ１１３内には、第２注入口１１０を介して基板１０７に供給されるガスを浄化する第２フィルタ１１５が配置されている。第１ガスパイプ１１２は、基板支持装置の外側に配置された第１ガス管に接続され、ガス供給源に接続されている。第１ガスパイプ１１２と第１ガス管とは、第１注入口１０９に接続され第１注入口１０９にガスを供給する第１ガス流路を形成している。第１質量流量コントローラ（ＭＦＣ）１１６が第１ガス流路に配置されており、第１注入口１０９に供給されるガスの流れを制御する。具体的には、第１質量流量コントローラ１１６は第１ガス管に配置されており、第１ガスパイプ１１２に供給されるガスの流れを制御する。第１ガスパイプ１１２と第１ガス管との接合部は、ガス漏れを防止するための磁性流体によって封入されている。第２ガスパイプ１１３は、基板支持装置の外側に配置された第２ガス管に接続され、ガス供給源に接続されている。第２ガスパイプ１１３と第２ガス管とは、第２注入口１１０に接続され第２注入口１１０にガスを供給する第２ガス流路を形成している。第２質量流量コントローラ１１７が第２ガス流路に配置されており、第２注入口１１０に供給されるガスの流れを制御する。具体的には、第２質量流量コントローラ１１７は第２ガス管に配置されており、第２ガスパイプ１１３に供給されるガスの流れを制御する。第２ガスパイプ１１３と第２ガス管との接合部は、ガス漏れを防止するための磁性流体によって封入されている。
【0014】
基板支持装置を用いた基板１０７の背面を洗浄する手順を図５、図６Ａ〜６Ｅに示す。基板１０７を回転可能なチャック１０１の上方へ移動させる際に、エンドエフェクタ５０１が用いられる。エンドエフェクタ５０１は、ベース部６０１を有している。ベース部６０１の底面の外縁部は下方に突出し円形傾斜部６０２を形成しており、エンドエフェクタ５０１が基板１０７を搬送する際に、基板１０７がベース部６０１の底面に接触して基板１０７が汚染しないようにしている。傾斜部６０２の一部はさらに下方に突出しており、エンドエフェクタ５０１における基板１０７の動きを規制する停止部６０５を形成している。傾斜部６０２の底面には、基板１０７が傾斜部６０２に位置しているか否かを検出するための接触センサ６０４が配置されている。基板１０７が傾斜部６０２に当たると、押圧部６０３が駆動されて基板１０７を停止部６０５に当接させ、基板１０７をエンドエフェクタ５０１に確実に配置する。押圧部６０３は、シリンダによって駆動することができる。
【0015】
図６Ａに示すように、エンドエフェクタ５０１は、基板１０７を回転可能なチャック１０１の上方に搬送する。このとき、第１ガス管と第２ガス管は閉じられており、第１注入口１０９および第２注入口１１０にガスを供給する必要はない。その後、エンドエフェクタ５０１は下方に移動して基板１０７をガイド支柱１０６に近接させる。このとき、第２ガス管が開放され、第２ガスパイプ１１３及び第２注入口１１０を介して基板１０７の表面にガスが供給される。基板１０７の背面洗浄のために、基板１０７の表面は、回転可能なチャック１０１の上面に対向するように配置される。基板１０７の表面への汚染を防止するために、基板１０７の表面に供給されるガスは、第２フィルタ１１５によって浄化される。第２注入口１１０から吐出されたガスは、基板１０７を所定の高さに持ち上げ、押圧部６０３が図６Ｂに示すように外方向に引っ張られて基板１０７を解放する。次に、第２ガス管が閉じられ、基板１０７へのガス供給を停止する。基板１０７は、自重によってガイド支柱１０６の側面に沿って図６Ｃに示す保持部１０６１に落下し、保持部１０６１に保持される。第２ガス管が再び開放され、図６Ｄに示すように、第２注入口１１０から吐出されたガスによって、基板１０７の表面と回転可能なチャック１０１の上面との間に隙間１１１が形成されるように、第２質量流量コントローラ１１７を介して第２注入口１１０に供給されるガスの流れを調節することによって基板１０７を持ち上げる。エンドエフェクタ５０１が離れ、少なくとも１つのノズル１０８が基板１０７の背面上方に移動して、基板１０７の背面洗浄用の洗浄液を噴射する。基板１０７の背面洗浄の際には、第１ガス管を開放し、第１注入口１０９を介してガスを吐出させて、ベルヌーイ効果により基板１０７を吸引する。これにより、背面洗浄用に基板１０７が安定した浮遊状態に維持される。モータ１０４によって回転可能なチャック１０１が回転している間、第１位置決めピン群１０５ａによって基板１０７が位置決めされ、ノズル１０８から基板１０７の背面に洗浄液が噴射される。回転可能なチャック１０１が回転し第１注入口１０９から外方向にガスが吐出されているので、ガスの流れによって基板１０７の背面に噴射される洗浄液が基板１０７の表面に到達することが妨げられる。一定期間洗浄した後、第１位置決めピン群１０５ａに代わって、第２位置決めピン群１０５ｂが基板１０７の位置決めを行う。このようにして、基板１０７の周縁部を完全に洗浄する。
【0016】
ノズル１０８は、基板１０７の背面洗浄後、図７Ａ〜図７Ｆに示すように移動する。エンドエフェクタ５０１は基板１０７の背面上方に移動し、第１ガス管が閉じられて、第１注入口１０９を介して行う基板１０７へのガスの供給を停止する。一方、図７Ｂに示すように、第２ガス管は開放されたままであり、ガスを供給して基板１０７を持ち上げる。エンドエフェクタ５０１は、下方に移動して基板１０７を閉鎖する。その後、第２質量流量コントローラ１１７によって、第２注入口１１０を介して基板１０７に供給されるガスの流量が増加することによって、図７Ｃに示すように基板１０７が持ち上げられて傾斜部６０２の下面に到達する。エンドエフェクタ５０１が上に移動し、図７Ｄに示すように基板１０７もガスによって傾斜部６０２の下面まで持ち上げられる。接触センサ６０４が基板１０７を検出して、押圧部６０３が基板１０７を押して停止部６０５に当接させ、図７Ｅに示すように基板１０７をエンドエフェクタ５０１に確実に配置する。最終的に第２ガス管が閉じられ、図７Ｆに示されるように、エンドエフェクタ５０１によって基板１０７が離される。
【0017】
上述の説明において、ガスは窒素ガスなどの不活性ガスであってもよい。ガスの選択については処理の必要条件によって異なる。基板１０７の下面と回転可能なチャック１０１の上面との間の隙間１１１の高さは、第１注入口１０９および第２注入口１１０に供給されるガスの流れを制御することによって調整可能であり、基板１０７はベルヌーイの定理によって安定した浮遊状態を維持することができる。さらに、第１ガス管は、基板１０７の背面洗浄の際に洗浄液を供給するときにのみ開放するので、基板１０７の背面洗浄にかかるコストを低減することが可能である。上記基板支持装置は背面の洗浄に適しているだけでなく、エッチング工程などにも適していると認識されるべきである。
【0018】
図８〜図１３には、本発明の別の実施形態に係る基板支持装置の一例が示されている。基板支持装置２００は、回転可能なチャック２０１を有している。回転可能なチャック２０１は、これを貫通する複数の第１注入口２０９および複数の第２注入口２１０を画定している。複数の位置決めピン２０５は、回転可能なチャック２０１上面の外縁に一様に配置されており、基板に対して洗浄工程等の所定の工程が行われる際に、基板の水平移動を防止する。複数の位置決めピンは、２つのグループに分けられている。第１位置決めピン群２０５ａと第２位置決めピン群２０５ｂとは、交互に配置されている。各位置決めピンは独立したシリンダによって駆動される。また、基板支持装置２００は、回転軸２０３と中空軸２１９とを有している。回転軸２０３は中空軸２１９に設置され、基板支持装置２００に基板を支持させて基板背面洗浄時に、駆動装置によって回転駆動されるものであり、洗浄工程において基板を回転させるものである。中空軸２１９の内壁は、第１ガス溝２２１と、第２ガス溝２２３と、第３ガス溝２２５と、第４ガス溝２２７とを画定している。第１ガス溝２２１、第２ガス溝２２３、第３ガス溝２２５、第４ガス溝２２７はリング形状である。中空軸２１９はまた、第１ガス溝２２１に接続する第１入口２３１と、第２ガス溝２２３に接続する第２入口２３３と、第３ガス溝２２５に接続する第３入口２３５と、第４ガス溝２２７に接続する第４入口２３７とを画定する。第１ガスパイプ２４１が、第１ガス溝２２１と第１位置決めピン群２０５ａを駆動する複数のシリンダとを接続している。第２ガスパイプ２４３が、第２ガス溝２２３と第２位置決めピン群２０５ｂを駆動する複数のシリンダとを接続している。第３ガスパイプ２４５が、第３ガス溝２２５と複数の第１注入口２０９とを接続している。第４ガスパイプ２４７が、第４ガス溝２２７と複数の第２注入口２１０とを接続している。第１ガスパイプ２４１、第２ガスパイプ２４３、第３ガスパイプ２４５、第４ガスパイプ２４７はそれぞれ、回転軸２０３が回転駆動される際に、回転軸２０３と共に回転する。基板の洗浄工程において、回転軸２０３は回転する一方、中空軸２１９は回転しない。
【0019】
複数ののガイド支柱２０６は、回転可能なチャック２０１上面の外縁に配置されている。ガイド支柱２０６は、回転可能なチャック２０１に載置される基板をガイドする。ガイド支柱２０６の底部は、基板が回転可能なチャック２０１上に載置されたときに当該基板を保持するための保持部を形成するように外方向に突出しており、基板の下面と回転可能なチャック２０１の上面との間に隙間が形成される。これにより、基板の下面と回転可能なチャック２０１の上面とが接触して、基板の下面が汚染されることが防止される。
【0020】
基板背面洗浄時に、基板支持装置２００を用いて基板を支持する場合、基板表面が回転可能なチャック２０１の上面に対向するように配置される。第４入口２３７、第４ガス溝２２７、及び、第４ガスパイプ２４７を介して浄化ガスが複数の第２注入口２１０に供給される。複数の第２注入口２１０から吐出された浄化ガスは、基板表面に供給されて基板を所定の高さに持ち上げる。これにより、基板表面が基板支持装置２００の上面に接触せず、基板表面の汚染を回避できる。第３入口２３５、第３ガス溝２２５、及び、第３ガスパイプ２４５を介して浄化ガスが複数の第１注入口２０９に供給される。複数の第１注入口２０９から吐出された浄化ガスは、基板表面に供給されて、ベルヌーイ効果によって基板を吸引する。これにより、背面洗浄用に基板が安定した浮遊状態に維持される。第１入口２３１、第１ガス溝２２１、第１ガスパイプ２４１を介して浄化ガスが第１位置決めピン群２０５ａを駆動する複数のシリンダに供給される。これによって、第１位置決めピン群２０５ａが複数のシリンダに駆動されて内方向に移動し基板を位置決めする、または、外方向に移動して基板を解放する。第２入口２３３、第２ガス溝２２３、第２ガスパイプ２４３を介して浄化ガスが第２位置決めピン群２０５ｂを駆動する複数のシリンダに供給される。これによって、第２位置決めピン群２０５ｂが複数のシリンダに駆動されて内方向に移動し基板を位置決めする、または、外方向に移動して基板を解放する。基板の洗浄工程において、第１位置決めピン群２０５ａおよび第２位置決めピン群２０５ｂは、基板の周縁部が完全に洗浄されるように、基板を交互に位置決めする。
【0021】
回転軸２０３と中空軸シャフト２１９との摩擦を避けるために、回転軸２０３と中空軸２１９とは接触せず、回転軸２０３と中空軸２１９との間に微小な空間が形成されている。シリンダに供給されるガスの圧力が、第１位置決めピン群２０５ａと第２位置決めピン群２０５ｂを駆動できるほどのものとなるように、第１シールリング対２５１と第２シールリング対２５３がそれぞれ、第１ガス溝２２１と第２ガス溝２２３の両側に配置されており、これにより第１ガス溝２２１および第２ガス溝２２３のガスが回転軸２０３と中空軸２１９との間の空間から漏れることを防止する。しかし、回転軸２０３が回転すると、回転軸２０３とシールリング２５１、２５３との摩擦により粒子が生成される。特に回転軸２０３と、第３ガス溝２２５に最も近いシールリング２５３との摩擦により生成される粒子は、回転軸２０３と中空軸２１９との間の空間を介して第３ガス溝２２５に到達し、さらに第３ガスパイプ２４５を介して基板表面に到達し得る。中空軸２１９は、ガスを排出する排気口２５５を画定しており、ガス圧力を回転軸２０３と中空軸２１９との間の空間に放出する。ガスと共に一部の粒子が排出され、ガスの運動エネルギーによってその空間を上方向に移動して第３ガス溝２２５に到達し、さらに背面の洗浄工程中の基板表面にまで達する。空間内の粒子の移動経路が、図１１及び図１３に矢印で示されている。このため、この問題を解決し、半導体装置の品質を向上させるための解決策を見出す必要がある。
【0022】
図１４〜図２１には、本発明の別の実施形態に係る基板支持装置が示されている。また、基板支持装置３００は、回転可能なチャック３０１と、回転軸３０３と、中空軸３１９とを有している。回転可能なチャック３０１は基板を支持するために用いられる。回転軸３０３は、中空軸３１９の中に設置されている。回転軸３０３は回転可能なチャック３０１に接続され、回転軸３０３が駆動装置によって駆動され中空軸３１９内を回転している間、回転可能なチャック３０１を回転させる。基板背面洗浄時に基板支持装置３００を用いて基板を支持する場合、回転軸３０３が中空軸３１９内を回転するが、中空軸３１９は回転しない状態で維持される。
【0023】
図１５に示すように、回転可能なチャック３０１は、これを貫通する複数の第１注入口３０９および複数の第２注入口３１０を画定している。複数の位置決めピン３０５および複数のガイド支柱３０６が、回転可能なチャック３０１上面の外縁に配置されている。複数の位置決めピン３０５は、２つのグループに分けられている。第１位置決めピン群３０５ａと第２位置決めピン群３０５ｂとは交互に配置され、基板の水平移動を防止する。位置決めピン３０５は、全て独立したシリンダによって駆動され、基板を位置決めする際には内方向に移動し、基板を解放する際には外方向へ移動する。基板の洗浄工程中、２つの位置決めピン群３０５ａ、３０５Ｂは、基板の周縁部が完全に洗浄されるように、基板を交互に位置決めする。各ガイド支柱３０６は、隣接する２つの位置決めピンの間に配置されている。各ガイド支柱３０６は、回転可能なチャック３０１上に載置される基板を正確に案内するガイド面と、基板を回転チャック３０１上に載置する際に基板を保持するための保持部とを備えている。これにより、基板の下面と回転可能なチャック３０１の上面との間に隙間が形成され、基板の下面と回転可能なチャック３０１の上面とが接触して基板の下面が汚染されることを防止する。基板支持装置３００が基板背面洗浄に使用される場合、基板の下面が基板表面である。
【0024】
中空軸３１９の内壁は、第１ガス溝３２１と、第２ガス溝３２３と、第３ガス溝３２５と、第４ガス溝３２７とを画定している。第１ガス溝３２１、第２ガス溝３２３、第３ガス溝３２５、第４ガス溝３２７はリング形状である。中空軸３１９はまた、第１ガス溝３２１に接続する第１入口３３１と、第２ガス溝３２３に接続する第２入口３３３と、第３ガス溝３２５に接続する第３入口３３５と、第４ガス溝３２７に接続する第４入口３３７とを画定する。第１ガスパイプ３４１は、第１位置決めピン群３０５ａを駆動する複数のシリンダにガスを供給する第１ガス溝３２１に接続されている。第２ガスパイプ３４３は、第２位置決めピン群３０５ｂを駆動する複数のシリンダにガスを供給する第２ガス溝３２３に接続されている。第３ガスパイプ３４５は、複数の第１注入口３０９にガスを供給する第３ガス溝３２５に接続されている。第４ガスパイプ３４７は、複数の第２注入口３１０にガスを供給する第４ガス溝３２７に接続されている。第１ガスパイプ３４１、第２ガスパイプ３４３、第３ガスパイプ３４５、第４ガスパイプ３４７はそれぞれ、回転軸３０３が回転駆動される際に、回転軸３０３と共に回転する。
【0025】
基板背面洗浄時に、基板支持装置３００を用いて基板を支持する場合、基板表面が回転可能なチャック３０１の上面に対向するように配置される。第４入口３３７、第４ガス溝３２７、及び、第４ガスパイプ３４７を介して浄化ガスが複数の第２注入口３１０に供給される。複数の第２注入口３１０から吐出された浄化ガスは、基板表面に供給されて基板を所定の高さに持ち上げる。これにより、基板表面が回転可能なチャック３０１の上面に接触せず、基板表面の汚染を回避できる。第３入口３３５、第３ガス溝３２５、及び、第３ガスパイプ３４５を介して浄化ガスが複数の第１注入口３０９に供給される。複数の第１注入口３０９から吐出された浄化ガスは、基板表面に供給されて、ベルヌーイ効果によって基板を吸引する。これにより、背面洗浄用に基板が安定した浮遊状態に維持される。第１入口３３１、第１ガス溝３２１、第１ガスパイプ３４１を介して浄化ガスが第１位置決めピン群３０５ａを駆動する複数のシリンダに供給される。これによって、第１位置決めピン群３０５ａが複数のシリンダに駆動されて内方向に移動し基板を位置決めする、または、外方向に移動して基板を解放する。第２入口３３３、第２ガス溝３２３、第２ガスパイプ３４３を介して浄化ガスが第２位置決めピン群３０５ｂを駆動する複数のシリンダに供給される。これによって、第２位置決めピン群３０５ｂが複数のシリンダに駆動されて内方向に移動し基板を位置決めする、または、外方向に移動して基板を解放する。基板背面洗浄工程において、第１位置決めピン群３０５ａおよび第２位置決めピン群３０５ｂは、基板の周縁部が完全に洗浄されるように、基板を交互に位置決めする。
【0026】
回転軸３０３の外壁と中空軸３１９の内壁との間には微小な空間が形成されており、回転軸３０３と中空軸３１９との摩擦を回避して粒子の生成を回避している。シリンダに供給されるガスの圧力が、第１位置決めピン群３０５ａと第２位置決めピン群３０５ｂを駆動できるように、第１シールリング対３５１と第２シールリング対３５３がそれぞれ、第１ガス溝３２１と第２ガス溝３２３の両側に配置されており、これにより第１ガス溝３２１および第２ガス溝３２３のガスが回転軸３０３と中空軸３１９との間の空間から漏れることを防止する。中空軸３１９は、第３ガス溝３２５に最も近いシールリング３５３に隣接する排気口３５５を画定する。
【0027】
回転軸３０３とシールリング３５１、３５３との摩擦によって発生した粒子が、第３ガス溝３２５に到達してさらに第３ガスパイプ３４５を介して基板表面に到達するのを防止するために、回転軸３０３の外壁は排気口３５５に対応する阻止壁３２２を画定している。回転軸３０３の外壁はまた、第３ガス溝３２５に面した（ｍａｔｃｈｉｎｇ）リング形状の凹部３２４を画定している。第３ガスパイプ３４５は、複数の第１注入口３０９に浄化ガスを供給する凹部３２４に接続されている。基板背面洗浄時に、回転軸３０３と、第３ガス溝３２５に最も近いシールリング３５３との摩擦によって発生した粒子は、回転軸３０３と中空軸３１９との間の空間を上方向に移動し、阻止壁３２２に阻止される。一実施形態では、阻止壁３２２は直角である。阻止壁３２２によって粒子が阻止されると、粒子は上方へ移動し、排気口３５５に向かって移動する。粒子の移動経路は図１８及び図２１に示されており、矢印で示されている。同時に、回転軸３０３と中空軸３１９との間にあるガスは排気口３５５を介して排気される。したがって、ガスと共に粒子が排出される。また、ある圧力を有する浄化ガスが凹部３２４に供給され、ガス圧力によって、空間内のガスが第３ガス溝３２５に流入することを防止し、排気口３５５を介して排気ガスと合流させる。これによって、粒子が第３ガス溝３２５に到達することはなく、基板表面が汚染されることを防止する。シールリング３５１、３５３の良好なシール効果によって、全体的に回転軸３０３、シールリング３５１、別のシールリング３５３との摩擦によって発生する粒子が、第３ガス溝３２５に到達することはない。
【0030】
図２４は図８に示す基板支持装置および図１４に示す基板支持装置を用いて、粒子の増加量の比較を示す図である。図２４において、「Ｏｌｄ ｃｈｕｃｋ」は、図８に示す基板支持装置であり、「Ｎｅｗ Ｃｈｕｃｋ」は、図１４に示す基板支持装置である。図２４から、基板背面洗浄時に、図１４に示す基板支持装置を用いて基板を支持した場合、粒子の増加が明らかに減少することがわかる。
【0031】
本発明は、阻止壁３２２、４２２、または、５２２、および回転軸３０３に画定された凹部３２４を用いることによって、空間内の粒子が第３ガス溝３２５に流入することを防止し、排気口３５５を介して排気ガスに合流させることによって、第３ガス溝３２５に到達して基板表面を汚染することを防止する。したがって、半導体装置の品質が改善される。
【0032】
本発明の前述の説明は、例示および説明のために提示されたものである。本発明の正確な開示として限定または網羅するものではなく、上記の教示内容に鑑みて多くの修正および変形が可能であることは自明である。当業者に自明な改変および変形は、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲内に含まれる。