JP2004088034A - 回転式基板処理装置における基板チャック方法およびそれに用いられるチャック装置 - Google Patents
回転式基板処理装置における基板チャック方法およびそれに用いられるチャック装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】基板エッジの損傷を防止し、チャック時の許容接触部分を減少させて歩留まりを向上させ得る基板チャック方法および装置を提供する。
【解決手段】固定されたチャック下部１０と螺旋運動または螺旋運動および直線運動可能なチャック上部１３との間に基板１１を保持する基板チャック方法で、この方法は、外筒２とこの外筒内を摺動する摺動円柱体３と前記摺動のための動力源４を備え、前記摺動円柱体は、摺動面にチャック上部を基板の搬送を阻害しない位置まで旋回し得るように（図示した例では９０°）形成された螺旋部からなる溝７、または前記螺旋部からなる溝と軸方向に螺旋部からなる溝に連続して形成された直線部からなる溝を有し、前記外筒は、その内面に前記の溝に可動自在に挿入された突出部８を有する基板チャック装置により実施することができる。
【選択図】図１
【解決手段】固定されたチャック下部１０と螺旋運動または螺旋運動および直線運動可能なチャック上部１３との間に基板１１を保持する基板チャック方法で、この方法は、外筒２とこの外筒内を摺動する摺動円柱体３と前記摺動のための動力源４を備え、前記摺動円柱体は、摺動面にチャック上部を基板の搬送を阻害しない位置まで旋回し得るように（図示した例では９０°）形成された螺旋部からなる溝７、または前記螺旋部からなる溝と軸方向に螺旋部からなる溝に連続して形成された直線部からなる溝を有し、前記外筒は、その内面に前記の溝に可動自在に挿入された突出部８を有する基板チャック装置により実施することができる。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハー、液晶用ガラス基板等の基板類を処理する際に使用される回転式基板処理装置における基板チャック方法およびそれに用いられるチャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハーや、半導体デバイス、液晶パネル等の製造工程においては、基板表面に、エッチングその他の薬液処理、洗浄、乾燥等の様々な処理が施される。この処理は、基板をロータ上に水平に装着（以下、慣用的な呼称にしたがい「チャック」、「チャッキング」という）して、これを回転させながら基板表面に薬液等を供給することにより行うのが一般的である。
【０００３】
このような処理を行う際、従来は、特別なチャッキングは行わず、図４（ａ）に示すように、基板１１を、飛び出し防止壁２２を備える基板支持ピン２３上に、基板１１の径方向の寸法誤差を考慮した「あそび」（図中の符号２４を付した部分）を設けて載置するだけであった。そのため、基板１１を回転させたときに、図４（ｂ）に示すように、遠心力の作用等により基板支持ピン２３のいわゆる背中となる飛び出し防止壁２２が、基板１１の繰り返しの衝突を受けて削られる（符号２５を付した損傷部が形成される）等の不具合が発生し、その結果、処理が終了した後にロボットアームにより基板１１を基板支持ピン２３から取り外す際に、基板１１のエッジ部が損傷部２５に引っかかって前記エッジ部を傷つけ、あるいは破損することがあった。
【０００４】
前記の「あそび」の部分をなくするために、ＸＹ平面（つまり、水平面）で動作可能なチャックを設けた場合、基板を高速で回転させたときの遠心力の影響により前記動作部分に「ゆるみ」が発生する。そのため、この「ゆるみ」を防止し、動作部分を固定するための新たな保持具の取り付け等が必要になる。
【０００５】
一方、昨今のウエハーメーカーやデバイスメーカーにおいては、歩留まりの向上を図るため、表面に各種の処理を施す際のウエハーをチャックするための許容接触部分（すなわち、ウエハーとこれを支持するための治具との接触が許容される部分）がウエハーの外縁から中心方向へ１ｍｍ以下、という要求が一般的になりつつある。これは、例えば、直径が３００ｍｍのシリコンウエハーなどにみられるように、基板が大型化しているにもかかわらず求められている。この場合、真空チャックでは前記接触部の条件を満足することができず、この方法を適用することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、その目的は、従来の基板のチャッキングの際の上記の問題（基板エッジの損傷）を解決するとともに、ウエハーメーカーやデバイスメーカーの要請（基板チャック時の許容接触部分の減少による歩留まりの向上）にも応え得る、回転式基板処理装置における基板チャック方法およびそれに用いられるチャック装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明者は、前述した基板を高速で回転させたときの遠心力の影響を受けないように、ＸＹ平面上の動作をなくし、上下運動のみでチャッキングを行うことが可能な基板チャック方法およびチャック装置を開発するべく検討を重ねた。その結果、チャック上部を螺旋運動により、または螺旋運動と直線運動とを組み合わせて移動させることにより、チャック上部とチャック下部との間に基板をわずかな接触部分で確実に保持できることを知見した。
【０００８】
本発明の要旨は、下記（１）または（２）の基板チャック方法、および下記（３）の基板チャック装置にある。
【０００９】
（１）固定されたチャック下部と螺旋運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼および▲２▼の工程からなる回転式基板処理装置における基板チャック方法。
▲１▼チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程
▲２▼チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向けるとともに、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程
（２）固定されたチャック下部と螺旋運動および直線運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼、▲３▼および▲４▼の工程からなることを特徴とする回転式基板処理装置における基板チャック方法。
▲１▼チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程
▲３▼チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向ける工程
▲４▼チャック上部を下方へ直線移動させて、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程
（３）固定されたチャック下部と上方に位置して移動可能なチャック上部との間に基板を保持する回転式基板処理に用いられる基板チャック装置であって、
外筒とこの外筒内を摺動する摺動円柱体と前記摺動のための動力源を備え、
前記摺動円柱体は、その上方部に前記チャック上部と、摺動面に螺旋部からなる溝または螺旋部と直線部からなる溝とを有し、前記螺旋部はチャック上部を基板の搬送を阻害しない位置まで旋回し得るように形成され、前記直線部は軸方向に螺旋部の上方に連続して形成され、
前記外筒は、基板処理の回転機構に連結された基板チャック装置保持板に固定され、その上方部に前記チャック下部と、内面に前記摺動円柱体の摺動面に設けられた溝に可動自在に挿入された突出部と、下方内側に前記摺動円柱体に取り付けられた張り出し部に下端が当接し、下方へ押し出すように付勢されたスプリングとを有する
基板チャック装置。
【００１０】
前記（３）の基板チャック装置において、前記のチャック下部が平坦で、チャック上部の下側にテーパーが設けられていれば、すなわち、チャック下部とチャック上部の下側との間隙が保持される基板の中心方向に向かって拡大するように形成されていれば、基板の径方向の寸法誤差に対する「あそび」部分を吸収でき、また、基板保持の安定性の向上にも寄与し得るので、好ましい。
【００１１】
前記摺動円柱体に排気機構が設けられていれば、基板チャック装置内で外筒と摺動円柱体間の摺動等に起因して生じるパーティクルを吸引除去することができ、好適である。
【００１２】
また、前記摺動円柱体を摺動させるための動力源と基板チャック装置の本体とが分離可能に構成されていれば、基板処理装置の回転時の負荷を軽減し得るので好ましい。なお、「基板チャック装置の本体」とは、基板チャック装置を構成する外筒とこの外筒内を摺動する摺動円柱体と前記摺動のための動力源のうちの前二者（外筒および摺動円柱体）をいう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基板チャック方法および基板チャック装置について詳細に説明する。
【００１４】
本発明の基板チャック方法の一つは、前記（１）に述べたように、固定されたチャック下部と螺旋運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼および▲２▼の工程からなる方法である。
【００１５】
▲１▼の工程は、「チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程」である。
【００１６】
ここで、「チャック上部の先端」とは、後に図面を用いて示すが、「チャック上部」のうちの最先端部をいう。なお、「チャック上部」と「チャック下部」とを合わせ、「チャック部」という。また、「基板の搬送を阻害しない」とは、チャック上部の先端が基板上（基板表面およびその上方）に存在しない状態にすることの他、基板の上方にあっても、基板の載置（取り付け）、取り外し等の搬送に支障を来さない状態にすることをいう。
【００１７】
基板をチャック下部とチャック上部との間に保持する際には、チャック上部の先端を基板の中心方向に向けなければならないが、この先端は、チャック下部との間に基板を確実に保持するために、載置される基板の縁よりも基板中心側に向けて突出した状態となるので、このままでは基板をチャック下部に載置することはできない。そこで、前記のように、チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態にして基板を載置する。なお、基板のチャック下部への載置には、通常用いられているロボットアーム等を使用すればよい。
【００１８】
前記の「基板の搬送を阻害しない位置」は、通常は、チャック上部の先端が基板上に存在しないように、元の位置から旋回させる角度で９０°とするのが好ましい。しかし、チャック上部の上方への移動距離、あるいは、チャック上部の先端の形状、チャック上部の旋回の軸心と基板の外縁との間の距離等によっては、９０°未満（場合によっては、旋回角度が０°）でも基板の搬送を阻害しない状態にすることができる。
【００１９】
▲２▼の工程は、「チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向けるとともに、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程」である。
【００２０】
ここで、「チャック上部の先端を基板の中心方向に向ける」とは、チャック上部を、工程▲１▼における旋回させた状態を基準として基板の中心寄りの方向に向け、その先端の少なくとも一部が基板上に存在している状態にすることをいう。基板を保持するにあたって、チャック上部の先端を基板の中心またはそれに近い方向に向けることは必ずしも必要ではなく、前記先端の一部が基板上に存在している状態にすれば、その部分でチャック下部とチャック上部との間に基板を挟み、保持することが可能である。
【００２１】
旋回の方向および回数は問わないが、▲１▼の工程における旋回させた状態が得られた際の旋回の方向と逆方向に旋回させるのが好ましい。
【００２２】
この（１）の方法によれば、チャック上部の螺旋運動のみでチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向け、かつ、チャック部で基板を保持することができる。
【００２３】
本発明の基板チャック方法の他の一つは、前記（２）に述べたように、固定されたチャック下部と螺旋運動および直線運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼、▲３▼および▲４▼の工程からなる方法である。
【００２４】
▲１▼の工程は、前記（１）の方法における▲１▼の工程と同じで、「チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程」である。
【００２５】
▲３▼の工程は、「チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向ける工程」である。
【００２６】
チャック上部とチャック下部との間に基板を確実に保持しようとするのであるから、チャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向けなければならない。そのために、この（２）の方法ではチャック上部を螺旋状に旋回させる。なお、「チャック上部の先端を基板の中心方向に向ける」の意味は、前記と同じである。
【００２７】
▲４▼の工程は、「チャック上部を下方へ直線移動させて、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程」である。
【００２８】
前記▲３▼の工程でチャック上部の先端が載置される基板の中心方向に向けられているので、この▲４▼の工程によって基板をチャック部で挟み、確実に保持することができる。
【００２９】
このように、基板の保持をチャック上部を下方へ直線移動させることにより行うので、▲３▼の工程ではチャック上部の先端をチャックの保持に最適な方向に向けることができ、▲４▼の工程ではチャック上部を介して基板に加える力の微細な調整が可能となる。したがって、この（２）の基板チャック方法は、（１）の方法に比べて、基板をチャック下部とチャック上部との間により確実に保持することができるとともに、基板面とチャック部間の摩擦に起因するパーティクルの発生が少ないので好ましい。
【００３０】
なお、前記（１）の方法、（２）の方法のいずれにおいても、基板の処理が終了した後は、基板はロータから脱着されるが、これは、前述したチャッキング（装着）と逆の工程により行えばよい。すなわち、（１）の方法においては、チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部を基板の保持から解除するとともに、基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させる工程（前記▲２▼の工程と逆の工程）、および、その状態でチャック下部から基板を取り外す工程（前記▲１▼の工程と逆の工程）を順に行う。また、前記（２）の方法においては、チャック上部を上方へ直線移動させる工程（前記▲４▼の工程と逆の工程）、チャック上部を旋回させてチャック上部の先端を基板の搬送を阻害しない状態にする工程（前記▲３▼の工程と逆の工程）、および、その状態でチャック下部から基板を取り外す工程（前記▲１▼の工程と逆の工程）を順に行う。
【００３１】
本発明の基板チャック装置は、本発明の上記（１）および（２）の基板チャック方法のいずれも実施することができるチャック装置である。以下の説明においては、これらの装置のうち好ましい態様の装置（すなわち、上記（２）の基板チャック方法を実施することができる装置）について説明する。
【００３２】
本発明の基板チャック装置は、先に述べたように、固定されたチャック下部と上方に位置して移動可能なチャック上部との間に基板を保持できるように構成されており、外筒とこの外筒内を摺動する摺動円柱体と前記摺動のための動力源を備えている。
【００３３】
図３は、この基板チャック装置が用いられた回転式基板処理装置の一例の要部の概略構成を示す縦断面図である。
【００３４】
図３において、基板チャック装置１の本体（外筒および摺動円柱体）は、回転式基板処理装置１８の回転機構１９にボルト２０で締結された基板チャック装置保持板６に固定されている。この基板チャック装置１に基板１１が装着され、回転機構１９の回転に伴い高速で回転するように構成されている。
【００３５】
前記動力源４は、前記保持板６に固定された基板チャック装置本体の下方に配置されており、後に詳述するように、摺動円柱体を上方へ摺動させることによって前記円柱体のチャック上部に螺旋運動および直線運動を行わせ、基板１１のチャックを可能にする。なお、動力源４は、回転時には基板チャック装置本体から分離可能に構成されている。
【００３６】
符号２１は、基板１１表面に供給され、回転による遠心力により基板１１のエッジ部から飛散する処理液を回収するためのハウジングである。
【００３７】
図１は本発明の基板チャック装置の一例の概略構成を示す図で、（ａ）は基板をチャックする前の状態を示す縦断面図、（ｂ）は基板をチャックした後の状態を示す縦断面図である。図示するように、基板チャック装置１は、外筒２とこの外筒２内を摺動する摺動円柱体３と前記摺動のための動力源４を備えている（図１（ａ）参照）。
【００３８】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、摺動円柱体３は、その上方部に前記チャック上部１３を有している。
【００３９】
また、摺動円柱体３は溝７を有している。溝７は、螺旋部と直線部からなり、螺旋部は摺動円柱体３の外周の長さの１／４（角度では、９０°）の範囲にわたって左下方へ螺旋状に形成され、直線部は前記螺旋部に連続してその上方に、かつ摺動円柱体３の軸方向に形成されている。
【００４０】
図１（ａ）において、溝７の上方の軸方向に形成されている部分（実線部分）が直線部であり、破線で示されている部分が螺旋部である。なお、溝７は縦断面図には図示したようには顕れないのであるが、ここでは、溝７の形状とその位置を示すため、前記摺動面に存在している状態で表した。また、溝７は深さを有しているが、図には、この深さを考慮せず、摺動面における溝７の形状のみを示した。この場合、破線で示した部分は溝７が摺動円柱体３の裏側に存在していることを表す。
【００４１】
図１に示した例では、溝７の螺旋部が摺動円柱体３の外周の長さの１／４（角度では、９０°）の範囲にわたって形成されている。しかし、この範囲は、先に述べたように、チャック上部１３を基板１１の搬送を阻害しない位置まで旋回し得るように形成されていればよい。すなわち、通常は、９０°とするのが好ましいが、チャック上部の上方への移動距離、あるいは、チャック上部の先端の形状、チャック上部の旋回の軸心と基板の外縁との間の距離等によっては、９０°未満でもチャック上部１３を基板の搬送を阻害しない状態にすることができるので、図示した例に限定されることはない。
【００４２】
さらに、摺動円柱体３の底部には、外筒２の下方内側に取り付けられているスプリング９の下端が当接する張り出し部１２が設けられており、この張り出し部１２を介してスプリング９の付勢力が摺動円柱体３に伝えられ、その上方部に設けられたチャック上部１３に基板１１を保持する力として伝えられる。
【００４３】
外筒２は、ナット５により基板チャック装置保持板６に締結、固定されている。また、外筒２はその上方部に前記のチャック下部１０を有しており、その部分を含む外筒２の上方部全体がキャップとして外筒２の筒体に着脱自在に嵌め込まれている。
【００４４】
外筒２の内面には、前記摺動円柱体３の摺動面に設けられた溝７に、その溝７に沿って可動自在に挿入された突出部８が設けられている。ただし、突出部８は外筒２の内面に取り付けられ、いわば固定されているので、基板チャック装置の使用時には溝７が突出部８に導かれて変位することになる。
【００４５】
前記の突出部８と溝７は上記のように構成されているので、溝７（すなわち、それを有する摺動円柱体３）の動きは突出部８によって拘束される。溝７は直線部および螺旋部を有しているので、摺動円柱体３を上下動させるとこの円柱体３は自ずと直線運動および螺旋（旋回）運動をし、円柱体３の上方部に設けられているチャック上部１３が直線運動および螺旋（旋回）運動をすることになる。具体的には、図１（ａ）において、摺動円柱体３を下方へ移動させると、前記円柱体３は図の右方向から左方向へ９０°旋回し、それに伴ってチャック上部１３が旋回してその先端１４が基板１１の中心方向へ向き、図１（ｂ）に示した状態になる。逆に、図１（ｂ）において、摺動円柱体３を上方へ移動させると、摺動円柱体３およびチャック上部１３は前記とは逆の方向へ旋回し、チャック上部１３の先端１４は図１（ａ）に示した状態になる。
【００４６】
前記の溝７の深さ（換言すれば、突出部８の高さ）は、特に限定されない。溝７の深さについて言えば、外筒２の内面に取り付けられた前記の突出部８がこの溝７に挿入され、溝７から外れることなくそれに沿って摺動円柱体３を直線運動および螺旋運動をすることができる程度の深さであればよい。
【００４７】
溝７の長さについても、特に限定はなく、基板チャック装置の全長、基板チャック装置への基板の取り付け・取り外しの際のロボットアーム等の動き等を勘案して、適宜定めればよい。図１に例示した本発明の基板チャック装置では、外筒２部分の全長は約６０ｍｍであり、溝７の直線運動範囲（摺動円柱体３の上昇量）が３ｍｍ、螺旋運動範囲（摺動円柱体３の上昇量）が９ｍｍである。なお、直線運動範囲は、チャック上部１３が基板１１に接触する直前のＺ方向（縦方向）の位置（高さ）を基準として設定するのがよい。
【００４８】
外筒２は、さらにその下方内側に前記摺動円柱体３を外筒２内から下方へ押し出すように付勢されたスプリング９を備えている。図１（ａ）は、動力源４によりスプリング９の付勢力に抗して摺動円柱体３を上方へ押し上げた状態を示している。また、図１（ｂ）は基板をチャックした後の状態を示しており、この状態においては動力源４による力は作用させず、スプリング９の付勢力を基板１１の保持に十分に働かせる。なお、スプリング９と摺動円柱体３の底部に設けられた張り出し部１２との間にスペーサー等を設けることにより、スプリング９による基板に対する圧縮力を適宜変更して、基板の厚みや強度等の変化に対応し得るようにすることも可能である。
【００４９】
前記摺動円柱体３を摺動させるための動力源４は、通常は前記張り出し部１２の下方に取り付けられる。動力源としては、空圧シリンダー、電動シリンダーを用いるのが好適である。
【００５０】
本発明の基板チャック装置の材質は、必要な強度、剛性を有し、基板が受けるエッチングその他の薬液処理等に耐えるものであればよい。図１に例示した基板チャック装置は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）製であり、これらの条件を満たすので、好適である。
【００５１】
このように構成された本発明の基板チャック装置を用いて基板を装着するには、まず、図１（ａ）に示すように、動力源４によりスプリング９の付勢力に抗して摺動円柱体３に上方への力を作用させ、チャック上部１３の先端１４を載置される基板１１の中心に対して９０°旋回させた状態にする。続いて、ロボットアーム等を使用して基板１１をチャック下部１０に載置する。このとき、チャック上部１３の先端１４は基板１１の中心には向いていないので、基板１１の動きが妨げられることはない。
【００５２】
その後、前記動力源４による上方への力をゆるめつつスプリング９の付勢力で徐々にチャック上部１３を下方へ移動させ、図１（ｂ）に示すように、固定されたチャック下部１０とチャック上部１３との間に基板１１を保持する。このときは、チャック上部１３の先端１４は基板１１の中心に向いているので、基板１１は確実に保持される。なお、この状態では、前記動力源４による上方への力を全く作用させずに、スプリング９の付勢力を基板１１の保持に十分に働かせる。
【００５３】
この方法によれば、基板のチャッキングの際に基板のエッジ部を傷つけたり、あるいは破損することがない。基板を保持するに際し、ＸＹ平面で動作するチャックを用いるのではなく、摺動円柱体の上下運動（Ｚ方向の運動）をチャック上部の螺旋（旋回）運動に変換し、この螺旋運動とＺ方向の直線運動とを組み合せて基板を保持するので、前述した高速回転時の遠心力の影響によるチャックの動作部分における「ゆるみ」の発生もない。また、前記のチャック下部の基板に接する面を小さくすることにより、基板チャック時の許容接触部分の減少による歩留まりの向上を図るというウエハーメーカーやデバイスメーカーの要請にも応えることができる。
【００５４】
上記本発明の基板チャック装置において、チャック下部１０が平坦で、チャック上部１３の下側にテーパーが設けられていれば、基板の径方向の寸法誤差に対する「あそび」部分を吸収でき、また、Ｚ方向（縦方向）の位置を安定にし、基板保持の安定性の向上にも寄与し得るので、好ましい。
【００５５】
図２は、径方向の寸法が誤差範囲内で異なる基板の保持に対してチャック下部１０を平坦にすることによる効果を示す図である。図２の（ａ）と（ｂ）はそれぞれ基板１１の寸法が比較的大きい場合と小さい場合のチャッキング状態を示すものであるが、チャック上部１３の下側にテーパーがついているので、基板１１の径方向の寸法誤差を考慮して設けた「あそび」部分（図４参照）を完全になくし、それに起因して生じていた基板の損傷を防止することができる。
【００５６】
これに対して、図２（ｃ）はチャック下部１０が平坦ではなく、保持される基板の中心に向かってチャック上部１３の下側とは逆の、基板の中心に向かって下り傾斜のテーパーがついている場合のチャッキング状態を示すもので、左側の図は基板１１の径方向の寸法が比較的小さい場合、右側の図は基板１１の径方向の寸法が比較的大きい場合である。このようなテーパーつきのチャック下部１０を用いた場合は、基板チャック時の許容接触部分も小さく、基板１１を安定して保持することはできるが、左右の図で基板の保持状態を比較すると、左側の図では基板１１のＺ方向（縦方向）の位置がｄだけ低くなっている。このように、Ｚ方向の位置が不安定になると、例えば、スポンジ押込み方式による洗浄方法を採用した場合、その効果が不安定になるので好ましくない。
【００５７】
上記本発明の基板チャック装置において、摺動円柱体に排気機構が設けられていれば、基板チャック装置内で外筒と摺動円柱体間の摺動等に起因して生じるパーティクルを吸引除去することができ、好適である。
【００５８】
先に示した図１において、符号１５が排気機構の主排気路であり、図示した例では、主排気路１５が２本の排気路１６を介して外筒２と摺動円柱体３の間の空間部１７に通じている。外筒２と摺動円柱体３とが摺動を繰り返す間に微細なパーティクルの発生が避けられず、これらパーティクルは前記空間部１７に集まりやすいので、主排気路１５の下端から吸引することにより除去することが可能である。
【００５９】
また、前記摺動円柱体３を摺動させるための動力源４と基板チャック装置１とが分離可能に構成されていれば、基板処理装置の回転時には前記動力源４を取り外すことができ、回転時の負荷を軽減することができるので好ましい。
【００６０】
【発明の効果】
回転式基板処理装置で基板の処理を実施するにあたり、本発明の基板チャック装置を用い、本発明の方法で基板のチャッキングを行えば、基板のエッジ部に生じやすい損傷を防止することができ、基板チャック時の治具との許容接触部分を小さくして基板歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板チャック装置の一例の概略構成を示す図で、（ａ）は基板をチャックする前の状態を示す縦断面図、（ｂ）は基板をチャックした後の状態を示す縦断面図である。
【図２】径方向の寸法が異なる基板の保持に対してチャック下部を平坦にすることによる効果を示す図で、（ａ）は基板の寸法が比較的大きい場合、（ｂ）は基板の寸法が比較的小さい場合、（ｃ）はチャック下部が平坦でない場合のチャッキング状態を示す図である。
【図３】本発明の基板チャック装置が用いられた回転式基板処理装置の一例の要部の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】従来の基板の保持例とそのとき生じる問題を説明するための図で、（ａ）は基板の保持方法、（ｂ）は基板支持ピンに生じる損傷の一例を示す図である。
【符号の説明】
１：基板チャック装置
２：外筒
３：摺動円柱体
４：動力源
５：ナット
６：基板チャック装置保持板
７：溝
８：突出部
９：スプリング
１０：チャック下部
１１：基板
１２：張り出し部
１３：チャック上部
１４：先端
１５：主排気路
１６：排気路
１７：空間部
１８：回転式基板処理装置
１９：回転機構
２０：ボルト
２１：ハウジング
２２：飛び出し防止壁
２３：基板支持ピン
２４：あそび
２５：損傷部
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハー、液晶用ガラス基板等の基板類を処理する際に使用される回転式基板処理装置における基板チャック方法およびそれに用いられるチャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハーや、半導体デバイス、液晶パネル等の製造工程においては、基板表面に、エッチングその他の薬液処理、洗浄、乾燥等の様々な処理が施される。この処理は、基板をロータ上に水平に装着（以下、慣用的な呼称にしたがい「チャック」、「チャッキング」という）して、これを回転させながら基板表面に薬液等を供給することにより行うのが一般的である。
【０００３】
このような処理を行う際、従来は、特別なチャッキングは行わず、図４（ａ）に示すように、基板１１を、飛び出し防止壁２２を備える基板支持ピン２３上に、基板１１の径方向の寸法誤差を考慮した「あそび」（図中の符号２４を付した部分）を設けて載置するだけであった。そのため、基板１１を回転させたときに、図４（ｂ）に示すように、遠心力の作用等により基板支持ピン２３のいわゆる背中となる飛び出し防止壁２２が、基板１１の繰り返しの衝突を受けて削られる（符号２５を付した損傷部が形成される）等の不具合が発生し、その結果、処理が終了した後にロボットアームにより基板１１を基板支持ピン２３から取り外す際に、基板１１のエッジ部が損傷部２５に引っかかって前記エッジ部を傷つけ、あるいは破損することがあった。
【０００４】
前記の「あそび」の部分をなくするために、ＸＹ平面（つまり、水平面）で動作可能なチャックを設けた場合、基板を高速で回転させたときの遠心力の影響により前記動作部分に「ゆるみ」が発生する。そのため、この「ゆるみ」を防止し、動作部分を固定するための新たな保持具の取り付け等が必要になる。
【０００５】
一方、昨今のウエハーメーカーやデバイスメーカーにおいては、歩留まりの向上を図るため、表面に各種の処理を施す際のウエハーをチャックするための許容接触部分（すなわち、ウエハーとこれを支持するための治具との接触が許容される部分）がウエハーの外縁から中心方向へ１ｍｍ以下、という要求が一般的になりつつある。これは、例えば、直径が３００ｍｍのシリコンウエハーなどにみられるように、基板が大型化しているにもかかわらず求められている。この場合、真空チャックでは前記接触部の条件を満足することができず、この方法を適用することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、その目的は、従来の基板のチャッキングの際の上記の問題（基板エッジの損傷）を解決するとともに、ウエハーメーカーやデバイスメーカーの要請（基板チャック時の許容接触部分の減少による歩留まりの向上）にも応え得る、回転式基板処理装置における基板チャック方法およびそれに用いられるチャック装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明者は、前述した基板を高速で回転させたときの遠心力の影響を受けないように、ＸＹ平面上の動作をなくし、上下運動のみでチャッキングを行うことが可能な基板チャック方法およびチャック装置を開発するべく検討を重ねた。その結果、チャック上部を螺旋運動により、または螺旋運動と直線運動とを組み合わせて移動させることにより、チャック上部とチャック下部との間に基板をわずかな接触部分で確実に保持できることを知見した。
【０００８】
本発明の要旨は、下記（１）または（２）の基板チャック方法、および下記（３）の基板チャック装置にある。
【０００９】
（１）固定されたチャック下部と螺旋運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼および▲２▼の工程からなる回転式基板処理装置における基板チャック方法。
▲１▼チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程
▲２▼チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向けるとともに、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程
（２）固定されたチャック下部と螺旋運動および直線運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼、▲３▼および▲４▼の工程からなることを特徴とする回転式基板処理装置における基板チャック方法。
▲１▼チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程
▲３▼チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向ける工程
▲４▼チャック上部を下方へ直線移動させて、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程
（３）固定されたチャック下部と上方に位置して移動可能なチャック上部との間に基板を保持する回転式基板処理に用いられる基板チャック装置であって、
外筒とこの外筒内を摺動する摺動円柱体と前記摺動のための動力源を備え、
前記摺動円柱体は、その上方部に前記チャック上部と、摺動面に螺旋部からなる溝または螺旋部と直線部からなる溝とを有し、前記螺旋部はチャック上部を基板の搬送を阻害しない位置まで旋回し得るように形成され、前記直線部は軸方向に螺旋部の上方に連続して形成され、
前記外筒は、基板処理の回転機構に連結された基板チャック装置保持板に固定され、その上方部に前記チャック下部と、内面に前記摺動円柱体の摺動面に設けられた溝に可動自在に挿入された突出部と、下方内側に前記摺動円柱体に取り付けられた張り出し部に下端が当接し、下方へ押し出すように付勢されたスプリングとを有する
基板チャック装置。
【００１０】
前記（３）の基板チャック装置において、前記のチャック下部が平坦で、チャック上部の下側にテーパーが設けられていれば、すなわち、チャック下部とチャック上部の下側との間隙が保持される基板の中心方向に向かって拡大するように形成されていれば、基板の径方向の寸法誤差に対する「あそび」部分を吸収でき、また、基板保持の安定性の向上にも寄与し得るので、好ましい。
【００１１】
前記摺動円柱体に排気機構が設けられていれば、基板チャック装置内で外筒と摺動円柱体間の摺動等に起因して生じるパーティクルを吸引除去することができ、好適である。
【００１２】
また、前記摺動円柱体を摺動させるための動力源と基板チャック装置の本体とが分離可能に構成されていれば、基板処理装置の回転時の負荷を軽減し得るので好ましい。なお、「基板チャック装置の本体」とは、基板チャック装置を構成する外筒とこの外筒内を摺動する摺動円柱体と前記摺動のための動力源のうちの前二者（外筒および摺動円柱体）をいう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基板チャック方法および基板チャック装置について詳細に説明する。
【００１４】
本発明の基板チャック方法の一つは、前記（１）に述べたように、固定されたチャック下部と螺旋運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼および▲２▼の工程からなる方法である。
【００１５】
▲１▼の工程は、「チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程」である。
【００１６】
ここで、「チャック上部の先端」とは、後に図面を用いて示すが、「チャック上部」のうちの最先端部をいう。なお、「チャック上部」と「チャック下部」とを合わせ、「チャック部」という。また、「基板の搬送を阻害しない」とは、チャック上部の先端が基板上（基板表面およびその上方）に存在しない状態にすることの他、基板の上方にあっても、基板の載置（取り付け）、取り外し等の搬送に支障を来さない状態にすることをいう。
【００１７】
基板をチャック下部とチャック上部との間に保持する際には、チャック上部の先端を基板の中心方向に向けなければならないが、この先端は、チャック下部との間に基板を確実に保持するために、載置される基板の縁よりも基板中心側に向けて突出した状態となるので、このままでは基板をチャック下部に載置することはできない。そこで、前記のように、チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態にして基板を載置する。なお、基板のチャック下部への載置には、通常用いられているロボットアーム等を使用すればよい。
【００１８】
前記の「基板の搬送を阻害しない位置」は、通常は、チャック上部の先端が基板上に存在しないように、元の位置から旋回させる角度で９０°とするのが好ましい。しかし、チャック上部の上方への移動距離、あるいは、チャック上部の先端の形状、チャック上部の旋回の軸心と基板の外縁との間の距離等によっては、９０°未満（場合によっては、旋回角度が０°）でも基板の搬送を阻害しない状態にすることができる。
【００１９】
▲２▼の工程は、「チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向けるとともに、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程」である。
【００２０】
ここで、「チャック上部の先端を基板の中心方向に向ける」とは、チャック上部を、工程▲１▼における旋回させた状態を基準として基板の中心寄りの方向に向け、その先端の少なくとも一部が基板上に存在している状態にすることをいう。基板を保持するにあたって、チャック上部の先端を基板の中心またはそれに近い方向に向けることは必ずしも必要ではなく、前記先端の一部が基板上に存在している状態にすれば、その部分でチャック下部とチャック上部との間に基板を挟み、保持することが可能である。
【００２１】
旋回の方向および回数は問わないが、▲１▼の工程における旋回させた状態が得られた際の旋回の方向と逆方向に旋回させるのが好ましい。
【００２２】
この（１）の方法によれば、チャック上部の螺旋運動のみでチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向け、かつ、チャック部で基板を保持することができる。
【００２３】
本発明の基板チャック方法の他の一つは、前記（２）に述べたように、固定されたチャック下部と螺旋運動および直線運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼、▲３▼および▲４▼の工程からなる方法である。
【００２４】
▲１▼の工程は、前記（１）の方法における▲１▼の工程と同じで、「チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程」である。
【００２５】
▲３▼の工程は、「チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向ける工程」である。
【００２６】
チャック上部とチャック下部との間に基板を確実に保持しようとするのであるから、チャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向けなければならない。そのために、この（２）の方法ではチャック上部を螺旋状に旋回させる。なお、「チャック上部の先端を基板の中心方向に向ける」の意味は、前記と同じである。
【００２７】
▲４▼の工程は、「チャック上部を下方へ直線移動させて、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程」である。
【００２８】
前記▲３▼の工程でチャック上部の先端が載置される基板の中心方向に向けられているので、この▲４▼の工程によって基板をチャック部で挟み、確実に保持することができる。
【００２９】
このように、基板の保持をチャック上部を下方へ直線移動させることにより行うので、▲３▼の工程ではチャック上部の先端をチャックの保持に最適な方向に向けることができ、▲４▼の工程ではチャック上部を介して基板に加える力の微細な調整が可能となる。したがって、この（２）の基板チャック方法は、（１）の方法に比べて、基板をチャック下部とチャック上部との間により確実に保持することができるとともに、基板面とチャック部間の摩擦に起因するパーティクルの発生が少ないので好ましい。
【００３０】
なお、前記（１）の方法、（２）の方法のいずれにおいても、基板の処理が終了した後は、基板はロータから脱着されるが、これは、前述したチャッキング（装着）と逆の工程により行えばよい。すなわち、（１）の方法においては、チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部を基板の保持から解除するとともに、基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させる工程（前記▲２▼の工程と逆の工程）、および、その状態でチャック下部から基板を取り外す工程（前記▲１▼の工程と逆の工程）を順に行う。また、前記（２）の方法においては、チャック上部を上方へ直線移動させる工程（前記▲４▼の工程と逆の工程）、チャック上部を旋回させてチャック上部の先端を基板の搬送を阻害しない状態にする工程（前記▲３▼の工程と逆の工程）、および、その状態でチャック下部から基板を取り外す工程（前記▲１▼の工程と逆の工程）を順に行う。
【００３１】
本発明の基板チャック装置は、本発明の上記（１）および（２）の基板チャック方法のいずれも実施することができるチャック装置である。以下の説明においては、これらの装置のうち好ましい態様の装置（すなわち、上記（２）の基板チャック方法を実施することができる装置）について説明する。
【００３２】
本発明の基板チャック装置は、先に述べたように、固定されたチャック下部と上方に位置して移動可能なチャック上部との間に基板を保持できるように構成されており、外筒とこの外筒内を摺動する摺動円柱体と前記摺動のための動力源を備えている。
【００３３】
図３は、この基板チャック装置が用いられた回転式基板処理装置の一例の要部の概略構成を示す縦断面図である。
【００３４】
図３において、基板チャック装置１の本体（外筒および摺動円柱体）は、回転式基板処理装置１８の回転機構１９にボルト２０で締結された基板チャック装置保持板６に固定されている。この基板チャック装置１に基板１１が装着され、回転機構１９の回転に伴い高速で回転するように構成されている。
【００３５】
前記動力源４は、前記保持板６に固定された基板チャック装置本体の下方に配置されており、後に詳述するように、摺動円柱体を上方へ摺動させることによって前記円柱体のチャック上部に螺旋運動および直線運動を行わせ、基板１１のチャックを可能にする。なお、動力源４は、回転時には基板チャック装置本体から分離可能に構成されている。
【００３６】
符号２１は、基板１１表面に供給され、回転による遠心力により基板１１のエッジ部から飛散する処理液を回収するためのハウジングである。
【００３７】
図１は本発明の基板チャック装置の一例の概略構成を示す図で、（ａ）は基板をチャックする前の状態を示す縦断面図、（ｂ）は基板をチャックした後の状態を示す縦断面図である。図示するように、基板チャック装置１は、外筒２とこの外筒２内を摺動する摺動円柱体３と前記摺動のための動力源４を備えている（図１（ａ）参照）。
【００３８】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、摺動円柱体３は、その上方部に前記チャック上部１３を有している。
【００３９】
また、摺動円柱体３は溝７を有している。溝７は、螺旋部と直線部からなり、螺旋部は摺動円柱体３の外周の長さの１／４（角度では、９０°）の範囲にわたって左下方へ螺旋状に形成され、直線部は前記螺旋部に連続してその上方に、かつ摺動円柱体３の軸方向に形成されている。
【００４０】
図１（ａ）において、溝７の上方の軸方向に形成されている部分（実線部分）が直線部であり、破線で示されている部分が螺旋部である。なお、溝７は縦断面図には図示したようには顕れないのであるが、ここでは、溝７の形状とその位置を示すため、前記摺動面に存在している状態で表した。また、溝７は深さを有しているが、図には、この深さを考慮せず、摺動面における溝７の形状のみを示した。この場合、破線で示した部分は溝７が摺動円柱体３の裏側に存在していることを表す。
【００４１】
図１に示した例では、溝７の螺旋部が摺動円柱体３の外周の長さの１／４（角度では、９０°）の範囲にわたって形成されている。しかし、この範囲は、先に述べたように、チャック上部１３を基板１１の搬送を阻害しない位置まで旋回し得るように形成されていればよい。すなわち、通常は、９０°とするのが好ましいが、チャック上部の上方への移動距離、あるいは、チャック上部の先端の形状、チャック上部の旋回の軸心と基板の外縁との間の距離等によっては、９０°未満でもチャック上部１３を基板の搬送を阻害しない状態にすることができるので、図示した例に限定されることはない。
【００４２】
さらに、摺動円柱体３の底部には、外筒２の下方内側に取り付けられているスプリング９の下端が当接する張り出し部１２が設けられており、この張り出し部１２を介してスプリング９の付勢力が摺動円柱体３に伝えられ、その上方部に設けられたチャック上部１３に基板１１を保持する力として伝えられる。
【００４３】
外筒２は、ナット５により基板チャック装置保持板６に締結、固定されている。また、外筒２はその上方部に前記のチャック下部１０を有しており、その部分を含む外筒２の上方部全体がキャップとして外筒２の筒体に着脱自在に嵌め込まれている。
【００４４】
外筒２の内面には、前記摺動円柱体３の摺動面に設けられた溝７に、その溝７に沿って可動自在に挿入された突出部８が設けられている。ただし、突出部８は外筒２の内面に取り付けられ、いわば固定されているので、基板チャック装置の使用時には溝７が突出部８に導かれて変位することになる。
【００４５】
前記の突出部８と溝７は上記のように構成されているので、溝７（すなわち、それを有する摺動円柱体３）の動きは突出部８によって拘束される。溝７は直線部および螺旋部を有しているので、摺動円柱体３を上下動させるとこの円柱体３は自ずと直線運動および螺旋（旋回）運動をし、円柱体３の上方部に設けられているチャック上部１３が直線運動および螺旋（旋回）運動をすることになる。具体的には、図１（ａ）において、摺動円柱体３を下方へ移動させると、前記円柱体３は図の右方向から左方向へ９０°旋回し、それに伴ってチャック上部１３が旋回してその先端１４が基板１１の中心方向へ向き、図１（ｂ）に示した状態になる。逆に、図１（ｂ）において、摺動円柱体３を上方へ移動させると、摺動円柱体３およびチャック上部１３は前記とは逆の方向へ旋回し、チャック上部１３の先端１４は図１（ａ）に示した状態になる。
【００４６】
前記の溝７の深さ（換言すれば、突出部８の高さ）は、特に限定されない。溝７の深さについて言えば、外筒２の内面に取り付けられた前記の突出部８がこの溝７に挿入され、溝７から外れることなくそれに沿って摺動円柱体３を直線運動および螺旋運動をすることができる程度の深さであればよい。
【００４７】
溝７の長さについても、特に限定はなく、基板チャック装置の全長、基板チャック装置への基板の取り付け・取り外しの際のロボットアーム等の動き等を勘案して、適宜定めればよい。図１に例示した本発明の基板チャック装置では、外筒２部分の全長は約６０ｍｍであり、溝７の直線運動範囲（摺動円柱体３の上昇量）が３ｍｍ、螺旋運動範囲（摺動円柱体３の上昇量）が９ｍｍである。なお、直線運動範囲は、チャック上部１３が基板１１に接触する直前のＺ方向（縦方向）の位置（高さ）を基準として設定するのがよい。
【００４８】
外筒２は、さらにその下方内側に前記摺動円柱体３を外筒２内から下方へ押し出すように付勢されたスプリング９を備えている。図１（ａ）は、動力源４によりスプリング９の付勢力に抗して摺動円柱体３を上方へ押し上げた状態を示している。また、図１（ｂ）は基板をチャックした後の状態を示しており、この状態においては動力源４による力は作用させず、スプリング９の付勢力を基板１１の保持に十分に働かせる。なお、スプリング９と摺動円柱体３の底部に設けられた張り出し部１２との間にスペーサー等を設けることにより、スプリング９による基板に対する圧縮力を適宜変更して、基板の厚みや強度等の変化に対応し得るようにすることも可能である。
【００４９】
前記摺動円柱体３を摺動させるための動力源４は、通常は前記張り出し部１２の下方に取り付けられる。動力源としては、空圧シリンダー、電動シリンダーを用いるのが好適である。
【００５０】
本発明の基板チャック装置の材質は、必要な強度、剛性を有し、基板が受けるエッチングその他の薬液処理等に耐えるものであればよい。図１に例示した基板チャック装置は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）製であり、これらの条件を満たすので、好適である。
【００５１】
このように構成された本発明の基板チャック装置を用いて基板を装着するには、まず、図１（ａ）に示すように、動力源４によりスプリング９の付勢力に抗して摺動円柱体３に上方への力を作用させ、チャック上部１３の先端１４を載置される基板１１の中心に対して９０°旋回させた状態にする。続いて、ロボットアーム等を使用して基板１１をチャック下部１０に載置する。このとき、チャック上部１３の先端１４は基板１１の中心には向いていないので、基板１１の動きが妨げられることはない。
【００５２】
その後、前記動力源４による上方への力をゆるめつつスプリング９の付勢力で徐々にチャック上部１３を下方へ移動させ、図１（ｂ）に示すように、固定されたチャック下部１０とチャック上部１３との間に基板１１を保持する。このときは、チャック上部１３の先端１４は基板１１の中心に向いているので、基板１１は確実に保持される。なお、この状態では、前記動力源４による上方への力を全く作用させずに、スプリング９の付勢力を基板１１の保持に十分に働かせる。
【００５３】
この方法によれば、基板のチャッキングの際に基板のエッジ部を傷つけたり、あるいは破損することがない。基板を保持するに際し、ＸＹ平面で動作するチャックを用いるのではなく、摺動円柱体の上下運動（Ｚ方向の運動）をチャック上部の螺旋（旋回）運動に変換し、この螺旋運動とＺ方向の直線運動とを組み合せて基板を保持するので、前述した高速回転時の遠心力の影響によるチャックの動作部分における「ゆるみ」の発生もない。また、前記のチャック下部の基板に接する面を小さくすることにより、基板チャック時の許容接触部分の減少による歩留まりの向上を図るというウエハーメーカーやデバイスメーカーの要請にも応えることができる。
【００５４】
上記本発明の基板チャック装置において、チャック下部１０が平坦で、チャック上部１３の下側にテーパーが設けられていれば、基板の径方向の寸法誤差に対する「あそび」部分を吸収でき、また、Ｚ方向（縦方向）の位置を安定にし、基板保持の安定性の向上にも寄与し得るので、好ましい。
【００５５】
図２は、径方向の寸法が誤差範囲内で異なる基板の保持に対してチャック下部１０を平坦にすることによる効果を示す図である。図２の（ａ）と（ｂ）はそれぞれ基板１１の寸法が比較的大きい場合と小さい場合のチャッキング状態を示すものであるが、チャック上部１３の下側にテーパーがついているので、基板１１の径方向の寸法誤差を考慮して設けた「あそび」部分（図４参照）を完全になくし、それに起因して生じていた基板の損傷を防止することができる。
【００５６】
これに対して、図２（ｃ）はチャック下部１０が平坦ではなく、保持される基板の中心に向かってチャック上部１３の下側とは逆の、基板の中心に向かって下り傾斜のテーパーがついている場合のチャッキング状態を示すもので、左側の図は基板１１の径方向の寸法が比較的小さい場合、右側の図は基板１１の径方向の寸法が比較的大きい場合である。このようなテーパーつきのチャック下部１０を用いた場合は、基板チャック時の許容接触部分も小さく、基板１１を安定して保持することはできるが、左右の図で基板の保持状態を比較すると、左側の図では基板１１のＺ方向（縦方向）の位置がｄだけ低くなっている。このように、Ｚ方向の位置が不安定になると、例えば、スポンジ押込み方式による洗浄方法を採用した場合、その効果が不安定になるので好ましくない。
【００５７】
上記本発明の基板チャック装置において、摺動円柱体に排気機構が設けられていれば、基板チャック装置内で外筒と摺動円柱体間の摺動等に起因して生じるパーティクルを吸引除去することができ、好適である。
【００５８】
先に示した図１において、符号１５が排気機構の主排気路であり、図示した例では、主排気路１５が２本の排気路１６を介して外筒２と摺動円柱体３の間の空間部１７に通じている。外筒２と摺動円柱体３とが摺動を繰り返す間に微細なパーティクルの発生が避けられず、これらパーティクルは前記空間部１７に集まりやすいので、主排気路１５の下端から吸引することにより除去することが可能である。
【００５９】
また、前記摺動円柱体３を摺動させるための動力源４と基板チャック装置１とが分離可能に構成されていれば、基板処理装置の回転時には前記動力源４を取り外すことができ、回転時の負荷を軽減することができるので好ましい。
【００６０】
【発明の効果】
回転式基板処理装置で基板の処理を実施するにあたり、本発明の基板チャック装置を用い、本発明の方法で基板のチャッキングを行えば、基板のエッジ部に生じやすい損傷を防止することができ、基板チャック時の治具との許容接触部分を小さくして基板歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板チャック装置の一例の概略構成を示す図で、（ａ）は基板をチャックする前の状態を示す縦断面図、（ｂ）は基板をチャックした後の状態を示す縦断面図である。
【図２】径方向の寸法が異なる基板の保持に対してチャック下部を平坦にすることによる効果を示す図で、（ａ）は基板の寸法が比較的大きい場合、（ｂ）は基板の寸法が比較的小さい場合、（ｃ）はチャック下部が平坦でない場合のチャッキング状態を示す図である。
【図３】本発明の基板チャック装置が用いられた回転式基板処理装置の一例の要部の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】従来の基板の保持例とそのとき生じる問題を説明するための図で、（ａ）は基板の保持方法、（ｂ）は基板支持ピンに生じる損傷の一例を示す図である。
【符号の説明】
１：基板チャック装置
２：外筒
３：摺動円柱体
４：動力源
５：ナット
６：基板チャック装置保持板
７：溝
８：突出部
９：スプリング
１０：チャック下部
１１：基板
１２：張り出し部
１３：チャック上部
１４：先端
１５：主排気路
１６：排気路
１７：空間部
１８：回転式基板処理装置
１９：回転機構
２０：ボルト
２１：ハウジング
２２：飛び出し防止壁
２３：基板支持ピン
２４：あそび
２５：損傷部
Claims (6)
- 固定されたチャック下部と螺旋運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼および▲２▼の工程からなることを特徴とする回転式基板処理装置における基板チャック方法。
▲１▼チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程
▲２▼チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向けるとともに、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程 - 固定されたチャック下部と螺旋運動および直線運動可能なチャック上部との間に基板を保持する基板チャック方法であって、下記▲１▼、▲３▼および▲４▼の工程からなることを特徴とする回転式基板処理装置における基板チャック方法。
▲１▼チャック上部の先端を載置される基板の搬送を阻害しない位置まで旋回させた状態で、チャック下部に基板を載置する工程
▲３▼チャック上部を螺旋状に旋回させてチャック上部の先端を載置される基板の中心方向に向ける工程
▲４▼チャック上部を下方へ直線移動させて、チャック下部とチャック上部との間に基板を保持する工程 - 固定されたチャック下部と上方に位置して移動可能なチャック上部との間に基板を保持する回転式基板処理に用いられる基板チャック装置であって、
外筒とこの外筒内を摺動する摺動円柱体と前記摺動のための動力源を備え、
前記摺動円柱体は、その上方部に前記チャック上部と、摺動面に螺旋部からなる溝または螺旋部と直線部からなる溝とを有し、前記螺旋部はチャック上部を基板の搬送を阻害しない位置まで旋回し得るように形成され、前記直線部は軸方向に螺旋部の上方に連続して形成され、
前記外筒は、基板処理の回転機構に連結された基板チャック装置保持板に固定され、その上方部に前記チャック下部と、内面に前記摺動円柱体の摺動面に設けられた溝に可動自在に挿入された突出部と、下方内側に前記摺動円柱体に取り付けられた張り出し部に下端が当接し、下方へ押し出すように付勢されたスプリングとを有する
ことを特徴とする基板チャック装置。 - 前記のチャック下部が平坦で、チャック上部の下側にテーパーが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の基板チャック装置。
- 前記摺動円柱体に基板チャック装置内で生じるパーティクルを吸引除去するための排気機構が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の基板チャック装置。
- 前記摺動円柱体を摺動させるための動力源と基板チャック装置の本体とが分離可能に構成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の基板チャック装置。
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| JP2002250366A JP2004088034A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 回転式基板処理装置における基板チャック方法およびそれに用いられるチャック装置 |
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