JP2003282515A

JP2003282515A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2003282515A
Application number: JP2002088029A
Authority: JP
Inventors: Sekibun Asa; 籍文麻; Nobuyuki Hirai; 信行平井
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】処理液による装置の腐食を防止しつつ、基板を
スピンチャックで吸引保持しつつ回転させて、当該基板
に処理液による処理を施すことができる基板処理装置を
提供する。【解決手段】スピンチャック１内にエジェクタ部３０が
内蔵されており、このエジェクタ部３０に、回転軸１５
内の加圧空気供給路１５ａからの加圧空気が供給され
る。エジェクタ部３０において生じるエジェクタ効果に
よって、吸引保持面１１に開口した吸引口１４に連通す
る吸引経路３３に負圧が生じる。これにより、基板Ｗを
吸引保持できる。加圧空気は、排出経路３２を介して、
排気口１６から、回収カップ４０内に排出され、この加
圧空気やそれとともに排出される処理液等が基板Ｗに接
触することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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などに代
表される各種の基板を処理液で処理するための基板処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造プロセスに
おいて用いられる枚葉式の基板処理装置は、半導体ウエ
ハの裏面を吸引保持して回転する吸引型のスピンチャッ
ク（バキュームチャック）と、このスピンチャックに吸
引保持された半導体ウエハの表面に薬液や純水等の処理
液を供給する処理液供給ノズルとを備えている。スピン
チャックは、吸引保持面に開口する吸引口に連通する吸
引経路を内部に有している。この吸引経路は、中空の回
転軸に連通し、この中空の回転軸内の空気が、基板処理
装置外の真空ラインに結合されるようになっている。

【０００３】回転軸は、モータの駆動軸となっていて、
この回転軸の回転によって、スピンチャックが回転され
るようになっている。真空ラインには、真空ポンプ等の
排気装置が接続され、これにより、スピンチャックの吸
引保持面に半導体ウエハを吸引保持することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成では、スピンチャックの吸引保持面に付着した薬液等
が、吸引される空気とともに吸引口から吸引経路に入
り、さらにモータの駆動軸および装置外の真空ラインに
流入して、これらの部分を腐食させるという問題があっ
た。たとえば、中空の回転軸と真空ラインとの接続部に
磁性流体を利用したシール機構を用いている場合には、
磁性流体の劣化による吸引不良が生じる場合があった。
また、真空ラインから排気装置へと薬液が流入して、排
気装置を破損させる恐れもあった。

【０００５】そこで、この発明の目的は、処理液による
装置の腐食を防止しつつ、基板をスピンチャックで吸引
保持しつつ回転させて、当該基板に処理液による処理を
施すことができる基板処理装置を提供することである。
この発明の他の目的は、スピンチャックを洗浄すること
ができ、したがって、基板に対して高品質の処理を施す
ことができる基板処理装置を提供することである。

【０００６】

【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）に処理液を供給して基板を処理する基板処理装置
であって、所定の吸引保持面（１１）で基板を吸引保持
しつつ回転可能なスピンチャック（１）と、一方端がこ
のスピンチャックの吸引保持面に開口する吸引経路（３
３）と、この吸引経路の上記一方端とは反対側の端部に
接続され、かつ上記スピンチャックに内蔵されて当該ス
ピンチャックとともに回転し、加圧流体によるエジェク
タ効果によって上記吸引経路に負圧を発生させるエジェ
クタ部（３０）と、このエジェクタ部に接続され、この
エジェクタ部に上記加圧流体を供給する供給経路（１５
ａ）と、上記エジェクタ部に接続され、このエジェクタ
部に供給された流体を排出する排出経路（３２）と、こ
の排出経路から排出された流体を、スピンチャックに保
持された基板に接触させずに回収する回収手段（４０）
とを含む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。

【０００７】この構成によれば、スピンチャックにエジ
ェクタ部が内蔵されていて、このエジェクタ部に加圧流
体が供給されることにより、スピンチャックの吸引保持
面に開口する吸引経路に負圧が発生する。これによっ
て、スピンチャックの吸引保持面に基板を吸引して保持
することができる。このように、スピンチャックに内蔵
されたエジェクタ部に対して加圧流体を供給する構成に
よって、基板を吸引保持することができるから、スピン
チャックを基板処理装置外の真空ラインに接続する必要
がなく、その代わりに、加圧流体供給源に接続すればよ
い。それゆえ、スピンチャックを回転させる回転駆動機
構に処理液が入り込むことがない。また、真空ラインを
必要としないので配管構成が簡単になるうえ、真空ライ
ンへと処理液が入り込むことによる問題を完全に排除す
ることができる。

【０００８】また、エジェクタ部に供給された加圧流体
は、排出経路を介して排出され、スピンチャックに保持
された基板に接触することなく、回収手段によって回収
される。したがって、吸引経路からエジェクタ部へと処
理液が吸引された場合であっても、このような処理液が
基板に再付着することを効果的に防止できる。上記排出
経路は、スピンチャック外へ流体を排出する際に、スピ
ンチャックの回転軸線に平行な方向（とくに、吸引保持
面から遠ざかる方向）に当該流体を排出するものである
ことが好ましい。このような構成により、基板への処理
液の再付着をさらに効果的に防止することができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、上記供給経路は、
上記スピンチャックの回転軸内に設けられており、上記
回転軸には、上記供給経路を流通する加圧流体の漏洩を
防ぐシール手段（２０）が設け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、スピンチャックの回転軸内の供給経路を介してス
ピンチャックに内蔵されたエジェクタ部に加圧流体を供
給できる。また、シール手段は加圧流体の供給経路に配
置されているので処理液に触れることがない。したがっ
て、従来のようにシール手段が吸引経路に配置されてい
る場合のように処理液によってシール手段が劣化して基
板の吸引不良を引き起こす、といったことがない。

【００１０】なお、シール手段は、スピンチャックの回
転軸と加圧流体供給路とを、気密状態を保持して結合す
る磁性流体シール機構であってもよい。上記加圧流体
は、請求項３に記載のように、ガス（たとえば空気、あ
るいは窒素ガスなどの不活性ガス）であってもよいし、
請求項４に記載のように、純水であってもよい。請求項
５記載の発明は、上記スピンチャックを洗浄するための
スピンチャック洗浄手段（４）をさらに含むことを特徴
とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装
置である。

【００１１】上記スピンチャック洗浄手段は、たとえ
ば、スピンチャックの吸引保持面に向けて純水等の洗浄
液を供給する洗浄液供給手段を含んでいてもよい。この
ような構成によって、スピンチャックを洗浄することが
できるから、基板の処理を高品質に行うことができる。
すなわち、スピンチャックに付着した処理液が基板に再
付着したりすることがない。スピンチャックの吸引保持
面に供給された洗浄液は、吸引経路からエジェクタ部へ
と入り込むことになるが、このエジェクタ部には加圧流
体が供給されているので、吸引経路に入り込んだ処理液
が、回転駆動機構やその他の装置内部の構成を汚染する
恐れはない。すなわち、エジェクタ部に入り込んだ洗浄
液は、基板に触れることなく、排出経路から排出される
ことになる。

【００１２】

【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
ための図解的な斜視図である。この基板処理装置は、半
導体ウエハ等の基板Ｗに処理液を供給して処理するため
の装置である。この装置は、基板Ｗの裏面（下面）を吸
引保持して回転するスピンチャック１と、このスピンチ
ャック１を回転させるための回転駆動機構としてのモー
タ２と、スピンチャック１に吸引保持された基板Ｗの表
面に処理液を供給するための処理液供給ノズル３と、ス
ピンチャック１の吸引保持面１１に洗浄液（たとえば純
水）を供給して、このスピンチャック１を洗浄するため
の洗浄液供給ノズル４とを備えている。

【００１３】スピンチャック１は、その上部に水平な吸
引保持面１１を有しており、この吸引保持面１１には外
周部および中央部にそれぞれ突起部１２，１３が所定高
さだけ突出して形成されている。さらに、吸引保持面１
１には、吸引口１４が開口している。基板Ｗが吸引保持
面１１上に載置されると、この基板Ｗと吸引保持面１１
との間には、突起部１２，１３に対応した微小高さの空
間が形成され、この空間が吸引口１４からの吸引によっ
て負圧状態（真空状態）となる。これによって、基板Ｗ
が吸引保持面１１に吸引保持されることになる。

【００１４】スピンチャック１の下部には回転軸１５が
鉛直方向に沿って結合されており、この回転軸１５がモ
ータ２の駆動軸を兼ねるようになっている。したがっ
て、モータ２を駆動することにより、回転軸１５が回転
され、これによって、スピンチャック１の吸引保持面１
１に吸引保持された基板Ｗが鉛直軸線まわりに回転され
ることになる。回転軸１５は、中空軸とされていて、こ
の回転軸１５の下端には、シール部２０を介して、加圧
空気供給管２１が接続されている。この加圧空気供給管
２１には、加圧空気供給源２２からの加圧空気を、加圧
空気供給バルブ２３を介して供給できるようになってい
る。

【００１５】スピンチャック１には、後述するエジェク
タ部が内蔵されており、加圧空気供給管２１からの加圧
空気は、回転軸１５内を通って、当該エジェクタ部へと
供給される。このエジェクタ部に供給された加圧空気
は、スピンチャック１に回転軸１５と平行な鉛直下方に
向けて形成された排気口１６から排出されることにな
る。図２は、スピンチャック１の内部構成を説明するた
めの断面図である。スピンチャック１の内部には、回転
軸１５の内部に形成された加圧空気供給路１５ａからの
加圧空気が供給されるエジェクタ部３０が設けられてい
る。エジェクタ部３０は、加圧空気供給路１５ａに接続
され、鉛直上方に向けて形成された管オリフィス構造部
３１を備えている。管オリフィス構造部３１から鉛直上
方に向けて吹き出される空気は、Ｕ字状に形成された排
出経路３２を介して排気口１６へと導かれるようになっ
ている。排出経路３２は、管オリフィス構造部３１から
の高速気流を受ける入口部から中間部に向かって経路断
面が次第に細くなり、さらに、この中間部から排気口１
６に向かって経路断面が次第に大きくなる形状を有して
いる。

【００１６】一方、管オリフィス構造部３１の出口付近
には、側方から吸引経路３３が接続されている。この吸
引経路３３は、管オリフィス構造部３１の出口部から側
方に延び、さらに上方に延びて、吸引口１４へと接続さ
れている。このような構造によって、加圧空気供給路１
５ａから加圧空気を供給すると、管オリフィス構造部３
１の出口部で高速気流が生じ、この高速気流によるエジ
ェクタ効果によって、吸引経路３３に負圧が発生する。
その結果、基板Ｗと吸引保持面１１との間の空間に真空
層が形成され、基板Ｗの上面からの大気圧による押し付
け力により、基板Ｗが吸引保持面１１上に吸引保持され
ることになる。

【００１７】このように、スピンチャック１への加圧空
気の供給によって基板Ｗの吸引保持が達成されるから、
モータ２へと処理液等が入り込むことがなく、その腐食
を防止できる。また、真空ラインを要しないので配管構
成を簡素化できるうえ、基板処理装置外の真空ラインに
処理液等が入り込むことによる問題を完全に排除でき
る。吸引保持面１１よりも下方において、スピンチャッ
ク１の周囲には、排気口１６から排出される空気等を回
収するための回収カップ４０が配置されている。この回
収カップ４０は、底面にドレン口４１を有し、側壁部に
排気口４２を有している。吸引口１４から空気とともに
処理液等の液体が吸い込まれたときには、このような液
体は排出経路３２を介して排気口１６から回収カップ４
０内に排出され、ドレン口４１から排液されることにな
る。排気口４２は、排気配管（図示せず）を介してたと
えば工場内の排気設備へと接続されることになる。

【００１８】回収カップ４０は、排気口１６に対向する
位置に傾斜壁部４４を有している。この傾斜壁部４４
は、回転軸１５から遠ざかるに従って下方に向かう円錐
状の傾斜面によって、排気口１６から排出される空気お
よび液体を受け、液体をドレン口４１にスムーズに導く
とともに、排気口４２に向かう気流を回収カップ４０内
に生じさせる。一方、回収カップ４０の天面壁部４５
は、排気口１６から排出される処理液等が、スピンチャ
ック１に吸引保持された基板Ｗへと向かうことを確実に
阻止している。こうして、回収カップ４０は、排気口１
６から排出される気体または液体を、吸引保持面１１に
保持された基板Ｗに接触させずに回収するようになって
いる。これにより、基板Ｗに排出された処理液等が導か
れることがなく、また、基板Ｗの周囲に乱気流を生じさ
せることを防止できる。これによって、基板Ｗへのパー
ティクルの付着を効果的に防止できる。

【００１９】図３は、シール部２０の構成を説明するた
めの断面図である。シール部２０は、磁気回路ＭＣによ
って回転軸１５との隙間を磁性流体で密封する磁性流体
シール部５１と、回転軸１５内の加圧空気供給路１５ａ
と加圧空気供給管２１とを接続するための接続部５２と
を有する。磁性流体シール部５１は、回転軸１５の下端
部の周囲を取り囲むリング形状に形成されており、回転
軸１５が挿通された挿通孔５４を有している。この挿通
孔５４には、回転軸１５の軸線方向に間隔を開けて複数
箇所（たとえば、４箇所）に、回転軸１５を取り囲むリ
ング状凸部５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄが突設され
ている。また、リング状凸部５５Ｂと５５Ｃとの間の凹
部には、回転軸１５を取り囲むリング状の永久磁石片５
６がはめ込まれている。この永久磁石片５６は、たとえ
ば、上下方向にＳ極およびＮ極を有している。この永久
磁石片５６から生じる磁気回路ＭＣによって、リング状
凸部５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄと回転軸１５との
間には、回転軸１５を取り囲むリング状に４本の磁性流
体５３が滞留し、回転軸１５とシール部２０との隙間を
密封している。

【００２０】また、接続部５２の上側中央部には、回転
軸１５の下端部が入り込むように形成された凹状空間５
７が設けられており、接続部５２の下側中央には、回転
軸１５に対向する位置に、管継ぎ手取り付け孔５８が形
成されている。この管継ぎ手取り付け孔５８には、加圧
空気供給管２１の一端に接続された管継ぎ手５９が結合
されている。したがって、加圧空気供給管２１から供給
されてきた加圧空気は、管継ぎ手５９および凹状空間５
７を通過して回転軸１５内の加圧空気供給路１５ａ内へ
供給される。

【００２１】なお、６０，６１は、モータ２と磁性流体
シール部５１との間、および磁性流体シール部５１と接
続部５２とをそれぞれ気密に結合するためのシール部材
（Ｏリング）である。このような構成によって、モータ
２によって回転している回転軸１５内の加圧空気供給路
１５ａに、固定状態の加圧空気供給管２１からの加圧空
気を漏洩することなく供給できる。

【００２２】基板Ｗに対して処理を施すときには、加圧
空気供給バルブ２３を開いて、エジェクタ部３０に加圧
空気を供給するとともに、モータ２によって回転軸１５
を回転させる。エジェクタ部３０が加圧空気の供給によ
って発現するエジェクタ効果によって、吸引経路３３が
負圧になるから、基板Ｗは吸引保持面１１に吸引保持さ
れた状態で、スピンチャック１とともに、鉛直軸線まわ
りに回転することになる。この状態で、処理液供給ノズ
ル３から処理液を供給することによって、基板Ｗの表面
の全域に対して処理を施すことができる。

【００２３】この基板処理装置は、基板Ｗが吸引保持面
１１に保持されていない状態で、この吸引保持面１１に
洗浄液を供給して、スピンチャック１の洗浄を行うこと
ができる。すなわち、モータ２によって回転軸１５を回
転させるとともに、加圧空気供給バルブ２３を開いて、
エジェクタ部３０へと加圧空気を供給する。この状態
で、洗浄液供給ノズル４から吸引保持面１１に向けて洗
浄液を供給する。これにより、吸引保持面１１を洗浄で
きる。このとき、洗浄液は、吸引口１４からスピンチャ
ック１の内部に入り込むが、この洗浄液は、エジェクタ
部３０から排出経路３２を通り、排気口１６から回収カ
ップ４０内に排出される。したがって、モータ２の駆動
部や装置の内部を腐食するおそれはない。

【００２４】吸引保持面１１に供給された洗浄液は、遠
心力によって周囲に飛び出すが、これを利用して、処理
チャンバの内壁の洗浄を併せて行うこともできる。これ
により、基板Ｗをより清浄な環境内で処理できるので、
処理品質を向上できる。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、エジェクタ
部３０に加圧空気を供給することによって、吸引経路３
３に負圧を発生させる構成が採用されているが、加圧空
気の代わりに、たとえば加圧された純水をエジェクタ部
３０に供給するようにしてもよい。

【００２５】また、上記の実施形態では、排気口１６か
ら回転軸１５に平行な鉛直下方に向かって加圧空気等が
排出される構成としているが、スピンチャック１からの
加圧空気等の排出方向は、必ずしも回転軸１５と平行で
ある必要はない。ただし、加圧空気等を回転軸と平行に
排出するようにした上記の実施形態の構成を採用すれ
ば、回収カップ４０から処理液等が基板Ｗに再付着した
り、回収カップ４０から加圧空気が漏れ出て基板Ｗの周
辺に乱気流を生じさせたりすることをより効果的に防止
できる。

【００２６】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斜視図である。

【図２】スピンチャックの内部構成を説明するための断
面図である。

【図３】シール部の構成を説明するための断面図であ
る。

【符号の説明】

１スピンチャック２モータ３処理液供給ノズル４洗浄液供給ノズル１１吸引保持面１２，１３突起部１４吸引口１５回転軸１５ａ加圧空気供給路１６排気口２０シール部２１加圧空気供給管２２加圧空気供給源２３加圧空気供給バルブ３０エジェクタ部３１管オリフィス構造部３２排出経路３３吸引経路４０回収カップ４１ドレン口４２排気口４４傾斜壁部４５天面壁部５１磁性流体シール部５２接続部５３磁性流体５４挿通孔５５Ａ〜５５Ｄリング状凸部５６永久磁石片５７凹状空間５８管継ぎ手取り付け孔５９管継ぎ手ＭＣ磁気回路Ｗ基板

フロントページの続き (72)発明者平井信行京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に処理液を供給して基板を処理する基
板処理装置であって、所定の吸引保持面で基板を吸引保持しつつ回転可能なス
ピンチャックと、一方端がこのスピンチャックの吸引保持面に開口する吸
引経路と、この吸引経路の上記一方端とは反対側の端部に接続さ
れ、かつ上記スピンチャックに内蔵されて当該スピンチ
ャックとともに回転し、加圧流体によるエジェクタ効果
によって上記吸引経路に負圧を発生させるエジェクタ部
と、このエジェクタ部に接続され、このエジェクタ部に上記
加圧流体を供給する供給経路と、上記エジェクタ部に接続され、このエジェクタ部に供給
された流体を排出する排出経路と、この排出経路から排出された流体を、スピンチャックに
保持された基板に接触させずに回収する回収手段とを含
むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】上記供給経路は、上記スピンチャックの回
転軸内に設けられており、上記回転軸には、上記供給経
路を流通する加圧流体の漏洩を防ぐシール手段が設けら
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。
【請求項３】上記加圧流体は、ガスであることを特徴と
する請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】上記加圧流体は、純水であることを特徴と
する請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項５】上記スピンチャックを洗浄するためのスピ
ンチャック洗浄手段をさらに含むことを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。