JP2000208591A - 回転式基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で基板の外周端縁を確実に保持す
ることができる回転式基板処理装置を提供すること。 【解決手段】 載台１４上で基板Ｗを支持する基板保持
部材を、少なくとも１つ以上の可動式基板保持部材１７
Ａと、固定式基板保持部材１７Ｂとで構成する。可動式
基板保持部材１７Ａは、載台１４の回転時に発生する気
流を翼部３１で受けて回動可能な可動部２９を有し、回
動時に翼部３１の一部で基板Ｗの外周端縁を押圧保持す
る。この基板保持作用は載台１４（基板Ｗ）の回転速度
が高いほど大きくなり、これにより基板Ｗを確実に保持
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を水平姿勢で
回転させながら所定の処理を行う回転式基板処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハ、液晶用ガラス基板、光
ディスク用基板等の基板に対して所定の処理を行うため
に回転式基板処理装置が用いられている。回転式基板処
理装置は、基板を水平に保持した状態で回転させて処理
を行う装置であり、例えばレジスト塗布装置や現像装置
あるいは枚葉式洗浄装置がある。これらの装置は基板を
回転駆動するための駆動モータを有し、基板を回転させ
るための基板保持方法としては、基板の裏面を吸着保持
する吸引式スピンチャックが主流である。

【０００３】ところが、吸引式スピンチャックでは強力
な吸引力により基板を強固に保持するため基板の裏面に
吸着跡（物）が生じてしまい、他の基板表面への転写や
フォトリソグラフィ工程において上記吸着後（物）が凹
凸となって正常に露光されないなど、後工程において悪
影響を及ぼすといった問題がある。そこで、基板の外周
端縁を保持するメカ式スピンチャックが提案されてい
る。

【０００４】図８は従来の一般的なメカ式スピンチャッ
クの要部の側面図であり、図９はその平面図である。図
示しない駆動モータに連結され鉛直方向に配置される回
転軸１の上端には円板状の載台２が一体的に固定され、
この載台２に基板（例えば半導体ウェーハ）Ｗが載置さ
れる。載台２の上面には、基板Ｗの外周端部近傍の裏面
を支持する複数の基板支持部材３と、基板Ｗの水平方向
の位置を規制する複数の基板保持部材４とが、基板Ｗの
外周端縁に沿って配置されている。なお、載台２への基
板Ｗの搬入及び搬出を可能とするため、基板保持部材４
は基板Ｗの外周端縁から僅かに離れた位置に配置されて
いる。

【０００５】回転処理時には、基板Ｗは遠心力により載
台２の回転中心から僅かに離れた位置へ偏心移動し、外
周端面がいくつかの基板保持部材４に当接した状態で回
転される。このようなメカ式スピンチャックでは吸引式
スピンチャックに比べて吸着跡の発生が無く、汚染され
にくいという利点を有している。

【０００６】しかしながら、偏心移動による基板保持で
は、基板保持部材４が接触していない部分が多く存在す
るために、基板全体の保持力が低く、基板を折損するお
それがある。また、基板Ｗに反りがあった場合には基板
が外れ易いといった欠点を有するとともに、保持力が低
いためにあまり高速回転させることができないという問
題を有している。

【０００７】更に、オリエンテーションフラットＷ_O を
有する基板Ｗ用の装置では、このオリエンテーションフ
ラットＷ_O を保持する基板保持部材を他の基板保持部材
よりも径内方に位置させており、そのため、基板Ｗを載
台２に載置する際はオリエンテーションフラットＷ_O を
位置決めする必要がある。

【０００８】他方、特開平８−３３５６２４号公報に
は、ばね力で基板保持部材を基板の外周端縁に当接させ
る構成の回転式基板処理装置が開示されており、又、特
開平９−２３２４１０号、特開平１０−８３９４８号、
特開平１０−９２９１２号の各公報には、永久磁石によ
る磁力で基板保持部材を基板の外周端縁に当接させる構
成の回転式基板処理装置が開示されている。しかしなが
ら何れの技術も、基板に対する基板保持部材の当接／解
除機構を装置に組込む必要があり、部品点数の増大、装
置構成の複雑化、製造コストの増大等といった問題があ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題に
鑑みてなされ、簡単な構成で基板の外周端縁を確実に保
持することができる回転式基板処理装置を提供すること
を課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
当たり、本発明は、複数の基板保持部材のうち少なくと
も１つを、載台の回転時に、気流を受けて基板の外周端
面を押圧保持する可動式保持部材として配置するように
している。すなわち本発明に係る可動式基板保持部材
は、上記載台の回転時における周囲の気流を受けて可動
し、これを基板外周端縁の押圧力に変換して基板を保持
する作用を行う。したがって、簡単な構成で確実に基板
を保持することができ、しかも基板の回転速度が高くな
るほど大きな押圧力が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１２】図１は本発明の実施の形態による回転式基
板処理装置を示し、全体として参照符号１０で示され
る。鉛直方向に配置される回転軸１２の下端部には、制
御部２１で駆動制御される駆動モータ１１が連結されて
おり、又、回転軸１２の上端部には取付部材１３を介し
て円板状の載台１４が固定されている。載台１４の上面
外周部には環状部材１５を介して複数の基板保持部材１
７Ａ、１７Ｂが配置される。基板保持部材１７Ａ、１７
Ｂは、基板Ｗの外周端縁に沿うように配置され、後述す
るように可動式基板保持部材１７Ａと固定式基板保持部
材１７Ｂとの２種類で構成される。

【００１３】載台１４の径外方部にはスピンカップ２２
が配置され、基板回転処理時に処理液が装置外部へ飛散
するのを防止する。このスピンカップ２２は載台１４へ
の基板Ｗの搬入及び搬出時に図示する位置から下方へ移
動するように構成される。又、載台１４には複数の昇降
ロッド１８がそれぞれ貫通可能な貫通孔１４ａが形成さ
れており、基板Ｗの搬入及び搬出時には昇降ロッド１８
の先端部で基板Ｗの裏面を支持して上方へ移動させ、図
示しない搬送ロボットとの間で基板Ｗを転送するように
構成される。これら昇降ロッド１８は、駆動シリンダ２
０の駆動により支持板１９を介して一度に昇降駆動され
る。また、本実施の形態では回転軸１２は中空軸で構成
され、内部にバックリンスノズル２３を設けて基板Ｗの
裏面へリンス液を供給可能としている。

【００１４】上述したように基板保持部材は可動式保持
部材１７Ａと固定式保持部材１７Ｂとで構成され、例え
ば本実施の形態ではそれぞれ図２に示すように配置され
ている。すなわち、基板保持部材は全部で６本設けら
れ、そのうち任意の４箇所を可動式保持部材１７Ａで、
残りの２本を固定式保持部材１７Ｂで構成される。

【００１５】固定式保持部材１７Ｂは、図３に示すよう
に、載台１４と一体的に固定される環状部材１５に螺着
固定され、基板Ｗの外周端縁を支持するテーパ状の斜面
２５と、基板Ｗの水平位置を規制する垂直軸部２６とを
有する。この垂直軸部２６は、基板Ｗの搬入、搬出の作
業性を考慮して、基板Ｗの外周端縁に対し僅かに外方へ
位置している。

【００１６】一方の可動式保持部材１７Ａは、図４に示
すように、載台１４と一体的に固定される環状部材１５
に螺着固定される軸部２８と、この軸部２８が嵌合する
孔２９ａを有し軸部２８の周りに回動可能な可動部２９
と、この可動部２９の上部に一体的に固定される翼部３
１とを有している。可動部２９はＰＥＥＫ、ＰＦＡ等の
耐薬品性、低摺動抵抗性を備えたフッ素系樹脂で構成さ
れ、基板Ｗの外周端縁を支持するテーパ状の斜面３０を
有している。翼部３１には基板Ｗの外周端縁と当接可能
な円柱状の突出部分３１ａが一体形成されている。

【００１７】本実施の形態における回転式基板処理装置
１０は以上のように構成され、次にこの作用について説
明する。

【００１８】図１を参照して、載台１４への基板Ｗの載
置時、上述したようにスピンカップ２２が下方へ移動す
るとともに、駆動シリンダ２０の駆動により昇降ロッド
１８が載台１４の孔１４ａを通って上方へ移動する。図
示しない搬送ロボットにより支持される基板Ｗは昇降ロ
ッド１８の上端部へ転送された後、昇降ロッド１８の下
方への移動により基板Ｗの外周端縁が基板保持部材１７
Ａ、１７Ｂの各々の斜面２５、３０にて支持される。昇
降ロッド１８は基板Ｗを基板保持部材１７Ａ、１７Ｂへ
転送した後も下方へ移動し続け、最終的に図示する位置
で停止する。また、スピンカップ２２が図示する上方位
置へ移動される。

【００１９】次いで、制御部２１からの指令により駆動
モータ１１が回転駆動し始め、回転軸１２を介して載台
１４を図２に示す矢印Ａの方向へ回転させる。基板Ｗ
は、固定式基板保持部材１７Ｂの垂直軸部２６と基板Ｗ
の外周端縁との間の僅かな隙間の分だけ基板Ｗが水平移
動した後、一方又は両方の固定式基板保持部材Ｗの垂直
軸部２６に当接した状態で、両基板保持部材１７Ａ、１
７Ｂの斜面２５、３０から回転力が伝達されて載台１４
の回転中心に対して僅かに偏位した位置を中心として回
転する。

【００２０】可動式保持部材１７Ａは、図５Ａ及び図５
Ｂを参照して、矢印Ａ方向への載台１４（基板Ｗ）の回
転に伴って発生する載台１４の周囲の気流（圧力）を翼
部３１で受けて、可動部２９が図５Ａに示す状態から図
５Ｂに示す状態へ軸部２８に対して矢印Ｂの方向に回転
する。これにより、翼部３１の突出部分３１ａが基板Ｗ
の外周端縁に当接するとともに、気流による可動部２９
の回動力が基板Ｗの押圧力に変換されて基板Ｗを保持す
る。全ての可動式保持部材１７Ａにおいて以上のような
作用が行われる。可動式保持部材１７Ａによる基板Ｗの
保持力は、基板の回転速度が高くなるほど向上する。ま
た、従来の回転式基板処理装置（図８参照）よりも基板
保持部材の周辺に発生する乱気流を低減させて基板の処
理むらを抑制する。

【００２１】さて、本実施の形態における回転式基板処
理装置１０は、例えばレジスト塗布装置（スピンコー
タ）に適用され、基板Ｗの回転中又は回転前に、図示せ
ずともレジスト吐出ノズルから基板Ｗ上へレジスト液を
滴下し、基板Ｗの回転による遠心力で上記レジストを基
板Ｗの上面に均一に塗布する。また、必要に応じてバッ
クリンスノズル２３から洗浄液を噴出し、基板裏面を洗
浄する。

【００２２】以上のような基板Ｗに対する処理が行われ
ている間、両基板保持部材１７Ａ、１７Ｂでもって基板
Ｗの保持作用を行うが、この際、両基板保持部材１７
Ａ、１７Ｂの斜面２５、３０でもって基板Ｗの外周端縁
を支持することにより基板Ｗとの接触面積を小さくで
き、よって基板Ｗへの汚染を低減することができる。ま
た、可動式基板保持部材１７Ａの翼部３１が基板Ｗの外
周端縁と当接する突出部分３１ａを、図５Ｂに示すよう
に平面形状が基板Ｗに向かって突出する湾曲形状に形成
しているので、これによって基板Ｗとの接触面積を小さ
くして、基板処理に影響を及ぼすことはない。

【００２３】また、本実施の形態における可動式保持部
材１７Ｂの可動部２９及び翼部３１は上述したようにフ
ッ素系樹脂で構成されているので、レジスト液や現像液
あるいは洗浄液などに対する優れた耐性を有するととも
に、軸部２８との摺動抵抗を小さくして上述した基板保
持作用を低速回転時においても迅速に行うことが可能と
なる。

【００２４】基板Ｗに対する所定の処理が終了して駆動
モータ１１の回転駆動が停止されると、基板Ｗを次工程
へ供給するべく、上述した基板搬入作業とは逆の操作で
基板Ｗを図示しない搬送ロボットへ転送する。このと
き、昇降ロッド１８の上昇移動により基板裏面が支持さ
れ、そのまま上方へ基板Ｗを移送する。このとき可動式
基板保持部材１７Ａの翼部３１（突出部分３１ａ）は基
板Ｗの外周端縁と当接した状態のままであるが、基板Ｗ
に対する押圧力はゼロであるので、容易に翼部３１と基
板Ｗとの当接状態を解除することができる。しかもこの
とき、翼部３１は低抵抗材料（フッ素系樹脂）で形成さ
れているので基板Ｗの外周端縁を損傷させることはな
い。

【００２５】また、基板Ｗのオリエンテーションフラッ
トＷ_O に対向する基板保持部材は、可動式、固定式のい
ずれであってもよい。本実施の形態では図２に示すよう
に可動式保持部材１７Ａでもってオリエンテーションフ
ラットＷ_O を保持するようしているが、この場合、当該
オリエンテーションフラットＷ_O の端部が他の基板外周
端縁よりも径内方側に位置しているため翼部３１の端部
が当接する形態となる。一方、オリエンテーションフラ
ットＷ_O へ固定式保持部材１７Ｂが対向する形態では、
他の基板保持部材でもって十分な基板保持作用が得られ
るので、特に問題となることはない。

【００２６】したがって、従来のメカ式回転基板処理装
置では、上述したように基板Ｗのオリエンテーションフ
ラットＷ_O を位置決めして載台上へ載置させる必要があ
ったが、本実施の形態によればその必要はない。これに
より、位置決め用の装置を別に準備する必要もなくな
る。

【００２７】なお、オリエンテーションフラットを有す
る基板（すなわち半導体ウェーハ）の処理を行うにあた
っては、基板保持を確実に行うべく少なくとも２本以上
を可動式基板保持部材１７Ａとして構成するのが望まし
いが、オリエンテーションフラットを有さない基板（た
とえば光ディスク用基板や液晶用ガラス基板、フォトマ
スク用基板）などであれば、少なくとも１本を可動式基
板保持部材１７Ａとして配置すればよい。

【００２８】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２９】例えば以上の実施の形態では、可動式基板
保持部材１７Ａと固定式基板保持部材１７Ｂの２種類で
基板保持部材を構成したが、これに代えて上述したよう
に、基板の種類にもよるが可動式基板保持部材１７Ａは
少なくとも１本あればよく、またその位置は任意に選択
可能である。この際、可動式、固定式それぞれの基板保
持部材１７Ａ、１７Ｂはねじにより着脱可能に設けられ
ているので作業が容易である。図６にすべての基板保持
部材を可動式基板保持部材１７Ａで構成したときの基板
保持状態を示す。本構成により、すべての基板保持部材
によって基板外周端縁を保持することができる。

【００３０】図７Ａ及び図７Ｂは、可動式基板保持部材
の構成の変形例である。本構成による可動式基板保持部
材３７は、可動部３９の構成が上述の実施の形態と異な
る。すなわち、可動部３９の一側部に気流を受ける翼部
３９Ａを形成するとともに、可動部３９の上端部に基板
外周端縁を支持する斜面４０側に突出して基板外周端縁
と当接可能な突出部分３９Ｂを形成する。この構成によ
っても、上述の実施の形態と同様な作用を得ることがで
きる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の回転式基板
処理装置によれば、基板の方位を位置決めする必要な
く、簡単な構成で基板外周端縁の確実な保持作用を得る
ことができ、高速回転時でも安定した基板処理を行うこ
とができる。

【００３２】また、請求項２及び請求項４の発明によれ
ば、簡単な構成で可動式基板保持部材を構成することが
できるとともに、その配置場所の変更も簡単な作業で行
うことができる。

【００３３】更に、請求項３の発明によれば、基板との
接触面積を最小限にすることができるので、基板処理に
影響を及ぼすことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による回転式基板処理装置
の側断面図である。

【図２】同要部の平面図である。

【図３】固定式基板保持ピンの側断面図である。

【図４】可動式保持ピンの側断面図である。

【図５】可動式保持ピンの作用を説明する要部平面図で
あり、Ａは基板保持前、Ｂは基板保持時をそれぞれ示し
ている。

【図６】本発明の変形例を示す平面図である。

【図７】本発明に係る可動式保持ピンの構成の変形例を
示す平面図であり、Ａは基板保持前、Ｂは基板保持時を
それぞれ示している。

【図８】従来の回転式基板処理装置の要部の側面図であ
る。

【図９】同平面図である。

【符号の説明】

１０…回転式基板処理装置、１１…駆動モータ、１２…
回転軸、１４…載台、１７Ａ、３７…可動式基板保持部
材、１７Ｂ…固定式基板保持部材、２８…軸部、２９、
３９…可動部、３１、３９Ａ…翼部、３１ａ、３９Ｂ…
突出部分。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６９Ｃ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直方向に配置される回転軸と、この回
   転軸の上端に一体的に固定され基板を水平姿勢で支持す
   る載台と、この載台に載置される前記基板の外周端縁に
   沿うように複数配置され、前記基板の外周端面に当接し
   て前記基板の水平位置を規制可能な基板保持部材とを備
   え、前記載台の回転により前記基板を回転させながら前
   記基板に所定の処理を行う回転式基板処理装置におい
   て、 前記複数の基板保持部材のうち少なくとも１つを、 前記載台の回転時に、気流を受けて前記基板の外周端面
   を押圧保持する可動式保持部材として配置したことを特
   徴とする回転式基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記可動式保持部材は、 前記載台の上面に着脱可能に取り付けられる軸部と、 この軸部の周りに回動可能に取り付けられる可動部と、 この可動部に一体的に固定され前記気流を受けて前記可
   動部を回動させるとともに前記基板の外周端縁を押圧可
   能な翼部とから成ることを特徴とする請求項１に記載の
   回転式基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記基板の外周端縁と当接する前記翼部
   の当接面の平面形状を、前記基板の外周端面に向かって
   突出する湾曲形状としたことを特徴とする請求項２に記
   載の回転式基板処理装置。
4. 【請求項４】 前記可動式保持部材は、 前記載台の上面に着脱可能に取り付けられる軸部と、 この軸部の周りに回動可能に取り付けられ回動時に前記
   基板の外周端縁を押圧可能な突出部分を有する可動部
   と、 この可動部に一体的に固定され前記気流を受けて前記可
   動部を回動させる翼部とから成ることを特徴とする請求
   項１に記載の回転式基板処理装置。