JP3343012B2 - 回転式基板処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転式塗布装置や
回転式洗浄装置等、基板を水平に保持して回転させなが
ら基板上に所定の処理を行うための回転式基板処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転式塗布装置、回転式現像装置等の回
転式基板処理装置においては、半導体ウエハ等の基板を
水平に保持して回転させる必要がある。基板を保持する
装置として、従来より基板の裏面を真空吸着して保持す
る吸引式スピンチャックが用いられている。

【０００３】ところが、吸引式スピンチャックでは、基
板を強固に保持するために強力な吸引を行っており、こ
のために基板の裏面に吸着跡が生じて、後工程の処理に
悪影響を及ぼす場合がある。また、基板の裏面を全面に
渡って洗浄できないといった問題もある。

【０００４】そこで、基板の周縁部分を保持して基板を
回転させる外周端縁保持型の基板回転保持装置（機械式
スピンチャック）が提案されている。図５は、従来の外
周端縁保持型の基板回転保持装置の一例を示す断面構造
図である。基板回転保持装置は、基板１０を保持するた
めの基板保持台１３を備える。基板保持台１３は、円板
状の底板１２と、底板１２の周縁部に固定された複数の
基板支持部材１１とから構成されている。基板支持部材
１１は、基板１０の周縁部の裏面を支持する水平面と、
基板１０の水平方向の位置を規制する垂直面とからなる
鉤型形状に形成されている。この基板支持部材１１は基
板１０の外周に沿って複数個配置されている。基板１０
は、これらの基板支持部材１１に外周端縁が保持された
状態で回転される。

【０００５】図６は、基板回転保持装置から基板を搬出
する動作を説明するための平面図である。基板１０の搬
出時には、搬送アーム１５が基板１０と底板１２との隙
間に挿入される。このため、基板支持部材１１は、搬送
アーム１５の挿入を妨げない位置に配置されている。

【０００６】基板１０と底板１２との間に挿入された搬
送アーム１５は、上昇して基板１０の裏面を支持し、さ
らに後退移動して基板回転保持装置から基板１０を搬出
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の基板回転保持装
置では、搬送アーム１５の出し入れを可能とするため
に、基板支持部材１１が基板１０の周囲に分散して配置
されている。このために、基板保持台１３を回転させる
と、各々の基板支持部材１１が風切り現象を生じさせ、
基板１０の周縁部近傍の気流に複雑な乱れを生じさせ
る。

【０００８】このために、例えば回転式塗布装置におい
ては、この気流の乱れによって基板１０の周縁部分で塗
布液の塗布むらが生じるといった問題が生じる。また、
他の回転式基板処理装置においても、同様に基板支持部
材１１による気流の乱れによって処理むらが発生すると
いう問題がある。

【０００９】本発明の目的は、回転時の風切りによる処
理むらが生じることなく、かつ搬送アームによる基板の
搬入搬出動作が可能な回転式基板処理装置を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る回転式基板処理装置は、基板を水平に保持し
て回転させつつ基板上に所定の処理を行う回転式基板処
理装置であって、基板を水平に保持して回転する基板保
持部材と、基板保持部材に保持された基板を上方に押し
上げるための３本以上の基板押し上げ部材とを備えてお
り、基板保持部材は、任意の停止位置で少なくとも３本
の基板押し上げ部材が通過可能な貫通部を有する底板
と、底板上に設けられかつ基板の周縁部分を支持する環
状枠部材とからなり、３本以上の基板押し上げ部材は、
基板保持部材の回転軸を中心とする円周上に配置され、
貫通部は、基板押し上げ部材と同一の円周上に延びる複
数の貫通孔からなるものである。

【００１１】第２の発明に係る回転式基板処理装置は、
第１の発明に係る回転式基板処理装置の構成において、
基板押し上げ部材が、底板の回転軸を中心とする円周上
に等間隔で少なくとも６本配置されており、複数の貫通
孔は、底板の回転軸を中心とする円周上に等間隔で配置
された少なくとも３個の貫通孔からなり、貫通孔の各々
が、隣接する少なくとも２本の基板押し上げ部材が同時
に通過しうる大きさに形成されたことを特徴としてい
る。

【００１２】第３の発明に係る回転式基板処理装置は、
第１または第２の発明に係る回転式基板処理装置の構成
において、基板押し上げ部材が、昇降自在に設けられた
ピン保持部と、ピン保持部の先端に取り付けられかつ基
板の裏面に当接して基板を押し上げる支持ピンと、ピン
保持部と支持ピンとの間に設けられ、ピン保持部に対し
て支持ピンを弾性支持する弾性部材と、ピン保持部と支
持ピンとの間に設けられ、支持ピンの動作を緩慢に行わ
せる動作抑制部材とを備えたことを特徴としている。

【００１３】第１の発明に係る回転式基板処理装置にお
いては、基板は環状枠部材によって保持されている。環
状枠部材は、基板の周縁部分を取り囲む連続体から構成
されている。このため、環状枠部材は、回転時に風切り
をほとんど発生させない。それゆえ、基板の周縁部分の
気流が乱れることが抑制され、塗布むら等の処理むらの
発生を防止することができる。

【００１４】また、基板保持部材の底板には、貫通部が
形成され、この貫通部を通過して基板押し上げ部材が昇
降しうるように構成されている。したがって、基板を搬
出する際には、基板押し上げ部材が底板の貫通部を通過
して上昇することによって基板を上方に押し上げ、搬送
アームへの引き渡しを可能とする。また、搬送アームか
ら基板を受け取る際には、上記と逆の動作を行うことに
よって基板が基板保持部材に搬入される。

【００１５】しかも、底板の貫通部は、基板保持部材が
任意の位置で停止しても、少なくとも３本の基板押し上
げ部材を通過させるように形成されている。このため、
基板保持部材が任意の回転位置で回転を停止しても少な
くとも３本の基板押し上げ部材によって基板が安定して
昇降され、基板の搬入搬出動作が可能となる。

【００１６】したがって、回転終了時の基板保持部材の
停止位置が所定の位置となるように基板保持部材の回転
量を制御するための手段、例えばエンコーダ等の装置を
設けることが不要となり、回転式基板処理装置の構成を
簡素化することができる。

【００１７】特に、第２の発明に係る回転式基板処理装
置においては、貫通部を構成する貫通孔が、隣接する少
なくとも２本の基板押し上げ部材を同時に通過させる大
きさに形成されている。このため、基板の回転処理時に
基板保持部材が回転方向の任意の位置で停止しても、隣
接する少なくとも２本の基板押し上げ部材のうち、少な
くとも１本は必ず貫通孔を通過しうることになる。しか
も、貫通孔は、少なくとも３個配置されている。したが
って、少なくとも６本の基板押し上げ部材が配置された
場合、少なくとも３本の基板押し上げ部材がこの貫通孔
を通過して基板の搬入搬出動作を行わせることができ
る。

【００１８】特に、第３の発明に係る回転式基板処理装
置においては、基板押し上げ部材は、支持ピンが弾性部
材によって支持されている。ある基板押し上げ部材が貫
通孔を通過することができない位置に基板保持部材が停
止した場合、その基板押し上げ部材は、上昇する際に支
持ピンが底板の裏面に衝突して静止する。さらに、その
基板押し上げ部材のピン保持部が上昇させられると、弾
性部材が弾性変形することによってピン保持部の上昇移
動量を吸収する。このような動作によってこの基板押し
上げ部材の支持ピンは基板保持部材の底板に当接した位
置に止まり、他の基板押し上げ部材は貫通孔を通過して
基板を上方に押し上げる。

【００１９】また、この時、底板によって上昇が阻止さ
れている支持ピンに接続された弾性部材は、変形によっ
て支持ピンを上方へ付勢する付勢力が蓄積されている。
そして、例えば支持ピンが貫通孔の縁に引っ掛かるよう
にして係止されていたような場合に、その係止が外れる
と、支持ピンは弾性部材に蓄積された付勢力を受けて上
方に勢いよく突出する。支持ピンがそのまま突出して基
板の裏面に衝突すると、基板を損傷するおそれがある。

【００２０】このために、動作抑制部材を設け、支持ピ
ンの突出動作を緩やかに行わせるようにしている。これ
により、支持ピンの突出動作によって基板が損傷するの
を防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例による
回転式基板処理装置の断面構造図であり、主に基板回転
保持装置の構造を示している。また、図２は、基板回転
保持装置の底面図である。

【００２２】図１において、基板回転保持装置は、基板
１０を水平に保持して回転する基板保持台１を備えてい
る。基板保持台１は、円形底板３と、円形底板３の上面
の周縁部に固定された基板支持枠４とから構成されてい
る。

【００２３】円形底板３の中心には回転軸２が固定され
ている。回転軸２には、基板保持台１を回転させるため
の駆動モータ（図示省略）が接続されている。円形底板
３には、貫通孔５が複数箇所設けられている。

【００２４】基板支持枠４は、基板１０の周囲を取り囲
むように形成された環状の連続部材から構成されてい
る。環状の基板支持枠４は、基板１０の周縁部の底面を
支持するための水平部分と、基板１０の水平方向の位置
を規制するための垂直部分とを有する断面Ｌ字形に形成
されている。基板支持枠４の水平部分の上面には複数の
基板底面支持ピン４ａが形成されており、この基板底面
支持ピン４ａによって基板１０が支持されている。

【００２５】基板保持台１の下方には、複数の受け渡し
ピン６ａ〜６ｆが配置されている。ただし、図１には１
本の受け渡しピン６ａのみが示されている。複数の受け
渡しピン６ａ〜６ｆは共通の支持体（図示省略）に固定
されており、この支持体は鉛直方向に昇降可能に構成さ
れている。例えば、支持体はエアシリンダ等の駆動源に
よって動作される。基板１０の搬入搬出時には、基板１
０を昇降させるために受け渡しピン６ａが円形底板３の
貫通孔５を通過して昇降する。

【００２６】受け渡しピン６ａは、基板１０の裏面を支
持する支持ピン７と、支持ピン７を保持するピン保持部
８とから構成されている。ピン保持部８には、支持ピン
７を弾性支持するばね等からなる弾性部材８ａと、弾性
部材８ａの弾性力による支持ピン７の動作を緩慢にさせ
るためのダンパー８ｂとを備えている。なお、図１は、
この弾性部材８ａとダンパー８ｂとを模式的に示してお
り、その取り付け方法は当該技術分野における適当な方
法を種々適用することができる。また、図２に示される
受け渡しピン６ｂ〜６ｆも上記の受け渡しピン６ａと同
様の構成を有している。

【００２７】ここで、円形底板３の貫通孔５と受け渡し
ピン６との関係について図２を参照して説明する。図２
において、受け渡しピン６ａ〜６ｆは回転軸２を中心と
する円周上に等間隔に６本配置されている。また、貫通
孔５は、６本の受け渡しピン６ａ〜６ｆと同一の円周上
に延びる円弧状の長孔から形成されている。貫通孔５は
隣接する２つの受け渡しピン（６ａ，６ｄ）が同時に通
過し得る大きさ（長さ）に形成されている。例えば、図
２の例では、隣接する受け渡しピン６ｃ，６ｆの間の角
度は６０°であるため、貫通孔５はその両端部を通る半
径方向の直線に挟まれる角度θが８０°となるように形
成されている。したがって、貫通孔５と受け渡しピン６
ａ〜６ｆが図示の位置関係にある場合では、６本の受け
渡しピン６ａ〜６ｆの全てが貫通孔５を通過して基板１
０を上方へ押し上げることができる。

【００２８】次に、上記のような構成を有する基板回転
保持装置における基板の搬入搬出時の動作について説明
する。図３は、基板の搬出時の基板回転保持装置の断面
構造図であり、図４はその底面図である。

【００２９】この基板回転保持装置では基板保持台１が
停止する回転方向の位置は制御されていない。したがっ
て、基板１００の回転処理が終了すると、基板保持台１
は任意の回転位置で停止する。例えば図４に示すような
状態で基板保持台１が停止したとする。この場合、３本
の受け渡しピン６ａ〜６ｃはそれぞれ貫通孔５を通過し
得る位置にあり、残りの３本の受け渡しピン６ｄ〜６ｆ
は貫通孔５から外れた位置にある。

【００３０】この状態で受け渡しピン６ａ〜６ｆの上昇
動作が開始される。貫通孔５を通過し得る位置にある受
け渡しピン６ａ〜６ｃは、支持ピン７ａ〜７ｃが貫通孔
５を通過して基板１０の裏面を支持しつつ上昇する。こ
のとき、貫通孔５を通過する支持ピン７ａ〜７ｃは３本
であるため、基板１０はこの３本の支持ピン７ａ〜７ｃ
によって安定に保持されて上方に持ち上げられる。ま
た、残りの３本の受け渡しピン６ｄ〜６ｆは、上昇の途
中で支持ピン７ｄ〜７ｆが底板３に当接する。さらに、
上昇動作が継続されると、支持ピン７ｄ〜７ｆは底板３
に当接して停止し、ピン保持部８の弾性部材８ａが圧縮
され、支持ピン７ｄ〜７ｆがピン保持部８の内部に押し
込まれた状態となる。

【００３１】３本の受渡しピン６ａ〜６ｃによって上方
に押し上げられた基板１０の下方には、搬送アームが送
り込まれる。搬送アームは基板１０を保持して上昇した
後、回転式基板処理装置の排出口から基板１０を外部へ
排出する。その後、受け渡しピン６ａ〜６ｆが下降し、
元の位置に復帰する。受け渡しピン６ｄ〜６ｆの下降時
に、底板３に当接していた受け渡しピン６ｄ〜６ｆは、
弾性部材８ａの弾性復元力によって支持ピン７ｄ〜７ｆ
がピン保持部８から徐々に突出し、元の状態に復帰す
る。

【００３２】図４において、貫通孔５は隣接する２つの
受け渡しピン６を同時に通過し得る形状に形成されてい
る。このため、基板保持台１が図２に示す回転位置に停
止した場合には６本全ての受け渡しピン６ａ〜６ｆが貫
通孔５を通過することができる。また、図４に示すよう
に、全ての受け渡しピン６ａ〜６ｆが貫通孔５を通過し
得る位置からずれた場合でも、１つの貫通孔５には必ず
１つの受け渡しピン６ａ〜６ｃが貫通孔５を通過し得る
ようになる。

【００３３】このように、本実施例の基板保持台１で
は、基板保持台１が停止する回転位置を制御しなくて
も、少なくとも３本の受け渡しピン（６ａ〜６ｃ）によ
って基板１０の受け渡しが可能となるように構成されて
いる。このため、基板保持台１の回転停止位置を制御す
るためのエンコーダ等の装置を設ける必要がない。

【００３４】また、図１に示したように、受け渡しピン
６ａ〜６ｆのピン保持部８にはダンパー８ｂが取り付け
られている。これにより、弾性部材８ａによって弾性支
持された支持ピン７がピン保持部８に押し込まれた状態
から突然解放されて上方に飛び出し、基板１０の裏面に
衝突して損傷を与えることが防止される。

【００３５】例えば、受け渡しピン６の支持ピン７の先
端部が回転処理終了時に、貫通孔５の端部に引っ掛かっ
た状態で停止したとする。この場合には、支持ピン７は
貫通孔５を通過することが妨げられ、弾性部材８ａを圧
縮しながらピン保持部８の内部に押し込まれることにな
る。ところが、貫通孔５の端部の引っ掛かりが何らかの
要因によって解き放たれると、支持ピン７は弾性部材８
ａの弾性復元力によって上方へ飛び出そうとする。この
とき、ダンパー８ｂが弾性部材８ａの弾性復元力を抑制
し、支持ピン７が上方へ飛び出す動作を緩やかに行わせ
る。このため、支持ピン７は基板１０の裏面に緩やかに
接触することとなり、基板１０の損傷が防止される。

【００３６】このように、本実施例による基板回転保持
装置は、基板支持部４によって基板１０の周縁部分を保
持して回転させる。このために、吸引式スピンチャック
等で問題となった吸着跡が生じない。また、基板１０の
周囲が環状の基板支持枠４によって取り囲まれている。
このために、風切りによる気流の乱れが防止され、処理
むらの発生が防止される。

【００３７】さらに、複数の受け渡しピン６ａ〜６ｆを
配置し、このうち隣り合う２本の受け渡しピンを通過し
得る大きさの貫通孔を底板３に設けることにより、基板
保持台１が任意の回転位置に停止した場合でも、少なく
とも３本の受け渡しピンを上昇可能とすることによっ
て、基板保持台１の回転停止位置の制御の必要のない簡
素化された機構の回転式基板処理装置を得ることができ
る。

【００３８】なお、受け渡しピンの本数は上記実施例の
ように６本に限定されず、さらに多数本であってもよ
い。例えば、８本の受け渡しピンを設けてもよい。この
場合、隣接する２本の受け渡しピンを通過させる貫通孔
は、４個設ければよい。ただし、貫通孔が３個設けられ
た場合でも、少なくとも３本の受け渡しピンで基板を支
持することができる。

【００３９】また、貫通孔は隣接する３本以上の受け渡
しピンを同時に通過させ得る大きさに形成されてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の実施例による基板回転保持装置の断
面構造図である。

【図２】図１の基板回転保持装置の底面図である。

【図３】基板回転保持装置の動作状態を示す断面構造図
である。

【図４】図３に示す基板回転保持装置の底面図である。

【図５】従来の基板回転保持装置の断面構造図である。

【図６】図５の基板回転保持装置の基板搬出時の動作を
示す平面図である。

【符号の説明】

１ 基板保持台 ２ 回転軸 ３ 底板 ４ 基板支持枠 ５ 貫通孔 ６（６ａ〜６ｆ） 受け渡しピン ７（７ａ〜７ｆ） 支持ピン ８ ピン保持部 ８ａ 弾性部材 ８ｂ ダンパー １０ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05C 11/08 H01L 21/68

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を水平に保持して回転させつつ前記
   基板上に所定の処理を行う回転式基板処理装置であっ
   て、 前記基板を水平に保持して回転する基板保持部材と、 前記基板保持部材に保持された前記基板を上方に押し上
   げるための３本以上の基板押し上げ部材とを備えてお
   り、 前記基板保持部材は、任意の停止位置で少なくとも３本
   の前記基板押し上げ部材が通過可能な貫通部を有する底
   板と、前記底板上に設けられかつ前記基板の周縁部分を
   支持する環状枠部材とからなり、 前記３本以上の基板押し上げ部材は、前記基板保持部材
   の回転軸を中心とする円周上に配置され、 前記貫通部は、前記基板押し上げ部材と同一の円周上に
   延びる複数の貫通孔からなる ことを特徴とする回転式基
   板処理装置。
2. 【請求項２】 前記基板押し上げ部材は、前記底板の回
   転軸を中心とする円周上に等間隔で少なくとも６本配置
   されており、前記複数の貫通孔 は、前記底板の回転軸を中心とする前
   記円周上に等間隔で配置された少なくとも３個の貫通孔
   からなり、 前記貫通孔の各々は、隣接する少なくとも２本の基板押
   し上げ部材が同時に通過しうる大きさに形成されたこと
   を特徴とする請求項１記載の回転式基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記基板押し上げ部材は、 昇降自在に設けられたピン保持部と、 前記ピン保持部の先端に取り付けられ、前記基板の裏面
   に当接して前記基板を押し上げる支持ピンと、 前記ピン保持部と前記支持ピンとの間に設けられ、前記
   ピン保持部に対して前記支持ピンを弾性支持する弾性部
   材と、 前記ピン保持部と前記支持ピンとの間に設けられ、前記
   支持ピンの動作を緩慢に行わせる動作抑制部材とを備え
   たことを特徴とする請求項１または２記載の回転式基板
   処理装置。