JP3617712B2 - 基板回転処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、保持した基板を回転させながら基板に対して所定の処理を行うための基板回転処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスでは、基板回転処理装置を用いて半導体ウエハ等の基板を回転させながら薄膜塗布処理や洗浄処理が行われる。図3は、基板回転処理装置の一つである回転塗布装置の構成を示す断面図である。回転塗布装置は、基板61を吸引保持する基板保持台60と、基板保持台60を回転させるための回転駆動機構と、基板61の周囲を覆うカップ62とを備える。
【0003】
基板保持台60は、基板61を吸引して保持するための真空チャックから構成されている。
回転駆動機構は、スピンモータ51を備える。スピンモータ51の回転軸52の先端には基板保持台60が固定されている。また、回転軸52は、モータ上蓋54に配置されたベアリング軸受53によって回転自在に支持されている。スピンモータ51は、モータ上蓋54の上部に被せられたモータ固定フランジ55によって回転塗布装置内の固定フレーム(図示省略)に固定されている。
【0004】
上記のような回転塗布装置では、基板61の表面に雰囲気中のレジストのミストやパーティクルが付着して基板表面が汚染されることを極力避けなければならない。このため、処理中には、カップ62の開口部62aから清浄な空気流63を基板61の上面に向けて供給している。清浄な空気流63は基板61の周囲に浮遊するミストを基板61の外周側に運び去り、カップ62の下面に設けられた排気管(図示省略)を通して外部へ排出する。これにより、回転塗布装置は、基板61の周囲を常に清浄な状態に保ち、回転塗布処理を行っている。
【0005】
ところが、ミストを含む空気流63aの一部が基板61の裏面側に回り込み、スピンモータ51側へ侵入すると、ベアリング軸受53を劣化させたり、スピンモータ51の故障の原因となったりする。
【0006】
また、スピンモータ51のベアリング軸受53では摺動部分からパーティクルが発生し、このパーティクルが基板61側に巻き上げられ、基板61の表面を汚染する場合もある。
【0007】
このために、従来の回転塗布装置では、回転軸52の先端部を長くし、基板61とスピンモータ51との間隔をできる限り広く取ることが行われてきた。
しかしながら、基板61とスピンモータ51のベアリング軸受53との間隔を大きくするのみでは、スピンモータ51側へのミストの侵入やパーティクルの巻き上げを防止するには不十分であった。
【0008】
このため、その対策として、図3に示すように、回転軸52の周囲に窒素(N2 )ガスを充填する方法が考え出された。この方法では、回転軸52の周囲にスリーブ56を設け、スリーブ56の内面と回転軸52との間に空間Aを形成している。さらに、モータ固定フランジ55の内部にガス導入路57aを設け、空間Aの内部に窒素ガスを導入している。
【0009】
空間Aに窒素ガスを導入すると、ミストを含む空気63aがスリーブ56の内部に侵入することが困難となる。これによってミストがスピンモータ51のベアリング軸受53側へ侵入することを防止している。
【0010】
さらに、上記の構造に加え、モータ固定フランジ55の内部にガス排出路57bを設け、このガス排出路57bから窒素ガスを外部へ排気している。ガス導入路57aから導入した窒素ガスをガス排出路57bを通して排気すると、空間Aに導入される窒素ガスが回転軸52を横切る流れが形成される。この窒素ガスの流れがエアーカーテンのような作用をなし、スピンモータ51のベアリング軸受53側と基板保持台60側とが遮断される。
【0011】
このような構造により、基板61側からスピンモータ51のベアリング軸受53側へ侵入しようとするミストを遮るとともに、スピンモータ51のベアリング軸受53から発生したパーティクルが基板61側へ巻き上げられるのを防止している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
近年の半導体デバイスでは、高集積化に伴ってパターンが微細化されるにつれ、以前では問題とならなかった超微細なミストやパーティクルの付着が問題となってきている。これに対し、窒素ガスを充填する方法やエアーカーテン効果を利用した方法では、超微細なミストの侵入やパーティクルの巻き上げを十分に防止することが困難となってきた。
【0013】
このため、スピンモータ51のベアリング軸受53側から巻き上げられるパーティクルによって基板61の表面が汚染されたり、あるいはミストの侵入によりスピンモータ51の軸受部が劣化することが問題となってきた。
【0014】
本発明の目的は、処理雰囲気中のミストの侵入による回転駆動部の劣化を防止し得るとともに、回転駆動部から発生するパーティクルによる基板の汚染を防止し得る基板回転処理装置を実現することである。
【0015】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第1の発明に係る基板回転処理装置は、回転軸受部に支持されて上方に延びる回転軸を有するモータと、モータの回転軸の先端に取り付けられかつ基板を保持する基板保持部とを備えた基板回転処理装置において、回転軸受部の上方における回転軸の周囲に磁性流体シールを配設し、磁性流体シールの上方における回転軸の周囲に隘路を形成するためのラビリンス部材を配設したものである。
【0016】
この場合、磁性流体シールを配設したことによりモータの回転軸受部から発生したパーティクルは、磁性流体シールによって基板保持部側への移動が妨げられる。これによって、回転軸受部から発生するパーティクルによる基板の汚染が防止される。
【0017】
磁性流体シールは、微細な塵や埃の通過を遮断することができる。このため、微細なミストやパーティクルが含まれる処理雰囲気下で使用される場合でも基板の汚染を防止し、基板回転処理装置の回転駆動部の信頼性を向上することができる。
【0018】
また、磁性流体シールの上方にラビリンス部材を設けて隘路を形成しているので、基板保持部側から侵入したミストや廃液は、この隘路を通過しなければ磁性流体シールに到達することができない。このため、磁性流体シールにミスト等が付着することが防止され、これによって磁性流体シールの寿命を長く保つことができる。
【0019】
一方、モータの回転軸受部側で発生したパーティクルは、万一磁性流体シールを通過した場合でも、この隘路を通過しなければ基板保持部側へ進行することができない。このため、回転軸受部側から発生するパーティクルが処理中の基板を汚染することを防止するこ とができる。
【0020】
以上のことから、回転処理中の基板に汚染が生じることのない、かつ回転駆動部の信頼性に優れた基板回転処理装置を得ることができる。
【0021】
第2の発明に係る基板回転処理装置は、第1の発明に係る基板回転処理装置の構成において、ラビリンス部材の上方において回転軸を取り囲む円筒部材と、円筒部材の内部に不活性気体を供給する気体供給手段とをさらに備えたものである。
【0022】
この場合、ラビリンス部材の上部に円筒部材を設けて回転軸との間に空間を形成し、この空間内に不活性気体を充填させている。このため、不活性気体が充填された円筒部材の内側に外部からミストが侵入するのを防止することができる。これにより、ミストが磁性流体シールに付着して磁性流体シールが劣化することが防止され、磁性流体シールの寿命を長く保つことができる。
【0023】
第3の発明に係る基板回転処理装置は、回転軸受部に支持されて上方に延びる回転軸を有するモータと、モータの回転軸の先端に取り付けられかつ基板を保持する基板保持部とを備えた基板回転処理装置において、回転軸受部の上方における回転軸の周囲に磁性流体シールを配設し、磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間に不活性気体を導入するガス導入路を設けるとともに、磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間から不活性気体を排出するガス排出路を設けたものである。
【0024】
この場合、磁性流体シールを配設したことによりモータの回転軸受部から発生したパーティクルは、磁性流体シールによって基板保持部側への移動が妨げられる。これによって、回転軸受部から発生するパーティクルによる基板の汚染が防止される。
【0025】
磁性流体シールは、微細な塵や埃の通過を遮断することができる。このため、微細なミストやパーティクルが含まれる処理雰囲気下で使用される場合でも基板の汚染を防止し、基板回転処理装置の回転駆動部の信頼性を向上することができる。
【0026】
また、ガス導入路およびガス排出路を設けたことにより、ガス導入路から磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間を通り、さらにガス排出路を通って外部へ排出される不活性気体の流れを形成することができる。これにより、基板保持部側から磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間に侵入したミスト等を、不活性気体の流れに沿って外部へ排出することができる。このため、磁性流体シールにミスト等が付着することが防止され、磁性流体シールの寿命を長く保つことができる。
【0027】
一方、モータの回転軸受部側で発生したパーティクルは、万一磁性流体シールを通過した場合でも、この不活性気体の流れに沿って外部へ放出される。このため、回転軸受部側から発生するパーティクルが処理中の基板を汚染することを防止することができる。
【0028】
以上のことから、回転処理中の基板に汚染が生じることのない、かつ回転駆動部の信頼性に優れた基板回転処理装置を得ることができる。
【0029】
第4の発明に係る基板回転処理装置は、第3の発明に係る基板回転処理装置の構成において、磁性流体シールの上方において回転軸を取り囲む円筒部材をさらに備え、ガス導入路は、不活性気体が円筒部材の内部および磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間にそれぞれ導入されるように分岐されたものである。
【0030】
この場合、ガス導入路の分岐した一方によって、円筒部材の内部に不活性気体を充填さ せている。このため、不活性気体が充填された円筒部材の内側に外部からミストが侵入するのを防止することができる。これにより、ミストが磁性流体シールに付着して磁性流体シールが劣化することが防止され、磁性流体シールの寿命を長く保つことができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施例による回転塗布装置の断面構造図であり、図2は、その要部断面構造図である。図1および図2に示す回転塗布装置は、基板21の表面にレジスト等の塗布液を滴下した後、基板21を回転させることによって基板21の上面に塗布液を均一に塗り広げる装置である。
【0032】
回転塗布装置は、基板21を保持して回転する基板保持台20を備えている。基板保持台20は基板21の裏面を真空吸着して保持する真空チャックから構成されている。基板保持台20はスピンモータ1の回転軸2の先端に取り付けられている。
【0033】
スピンモータ1の上面にはシール取り付け部材7が取り付けられている。さらに、その上面にモータ固定フランジ3aが取り付けられている。モータ固定フランジ3aは、固定部材3b,3cによって固定フレーム11に固定されている。これによって、スピンモータ1は、回転軸2が鉛直方向に向くように固定される。
【0034】
図2に示すように、回転軸2がスピンモータ1の上蓋1aを貫通する部分には、回転軸2を支持するベアリング軸受10が配置されている。
【0035】
回転軸2の先端側には円筒状のスリーブ4が設けられている。スリーブ4の下端はモータ固定フランジ3aの上面に嵌め込まれて固定されている。スリーブ4の内側には回転軸2との間に空間Dが構成されている。
【0036】
図1に示すように、回転塗布装置は、さらに、基板21の周囲を取り囲むカップ30と、カップ30を鉛直方向に昇降させる昇降機構部40とを備えている。
【0037】
カップ30の上面側には、清浄な空気流34を導入するための開口部33が形成されている。また、カップ30の下面側には、塗布液の廃液を外部へ排出するためのドレイン排出口31と、ミストを含む空気流34を外部へ排気するための排気口32が設けられている。
【0038】
また、昇降機構部40は、カップ30の下面に連結されるフレーム41と、フレーム41を鉛直方向に移動力させるためのシリンダ42とから構成されている。フレーム41は、シリンダ42のロッド43の先端側に取り付けられている。
【0039】
基板21の回転塗布処理を行う場合には、シリンダ42のロッド43が上昇し、フレーム41を上方に押し上げ、同時にフレーム41に連結されるカップ30が上方に押し上げられ、図1に示すような基板21を取り囲む状態に設定される。また、基板21の給排時には、シリンダ42のロッド43が下降し、カップ30が降下して基板21がカップ30の開口部33から突出した状態となる。この状態で基板搬送アームによって基板21の供給あるいは排出が行われる。
【0040】
上記のような構造を有する回転塗布装置は、基板21の周囲の処理雰囲気とスピンモータ1のベアリング軸受10周辺の雰囲気とを遮断するために、以下のような構造を有している。
【0041】
まず、第1の構造として、図2に示すように、スピンモータ1のベアリング軸受10の上部に磁性流体シール9が設けられている。磁性流体シール9は、ベアリング軸受10の上方に回転軸2に沿って構成される空間Bを密閉するように配置されている。この磁性流体シール9は、リング状の磁石を有し、この磁石と回転軸2との隙間に磁性流体を密封した構造を有している。密封された磁性流体中には高い磁場が形成され、これによって微細な粉塵を捕獲する。このため、ベアリング軸受10から発生したパーティクルは、空間B内を上昇したとしても磁性流体シール9の磁性流体に捕獲され、あるいはリング状の磁石によって上方への移動が妨げられる。したがって、従来のようにベアリング軸受から発生したパーティクルが回転軸に沿って上方に舞い上がり、カップ内の雰囲気中に巻き上げられて基板の表面を汚染するといった事態の発生が防止される。
【0042】
次に、第2の構造として、磁性流体シール9の上方に、ラビリンスプレート6が取り付けられている。ラビリンスプレート6の中心部は回転軸2に固定されている。ラビリンスプレート6の周縁部には鉛直下方に突出する環状突出部6aが形成されている。また、シール取り付け部材7の上面には、ラビリンスプレート6の突起部6aよりも径の小さい環状突起部7aが鉛直上方に向かって形成されている。
【0043】
ラビリンスプレート6の環状突起部6aとシール取り付け部材7の環状突起部7aとは互いに噛み合うように配置されている。このような構造により、磁性流体シール9の上方の空間Cには、ラビリンスプレート6とシール取り付け部材7の上面部によって隘路(ラビリンス構造)が構成されている。
【0044】
このようなラビリンスプレート6を設けると、塗布液がスリーブ4の上方から侵入してきた場合でも、ラビリンスプレート6によって鉛直下方への進行が阻止される。また、ラビリンスプレート6からさらに下方に進行しようとすれば、ラビリンスプレート6とシール取り付け部材7とによって構成される隘路をくぐり抜けなければならない。このような隘路をくぐり抜けることは実際上困難である。このため、侵入してきた塗布液によって磁性流体シール9が劣化することが防止される。特に、磁性流体シール9は溶剤や水等に弱いため、ラビリンスプレート6を設けることにより、磁性流体シール9の寿命を長く保つことができる。
【0045】
また、ベアリング軸受10側で発生したパーティクルが何らかの原因により磁性流体シール9を通過して空間C内に巻き上げられた場合でも、この隘路が構成されていることにより、さらに上方へ進行することが防止される。
【0046】
さらに、第3の構造として、スリーブ4の内部に不活性ガス(窒素ガス)を充填する機構を備えている。すなわち、モータ固定フランジ3aおよびスリーブ4の内部に窒素(N2 )ガスを導入するガス導入路8aを形成している。ガス導入路8aの先端側は分岐している。ガス導入路8aの分岐した先端の一方は、鉛直上方に向かい、空間D内に窒素ガスを吹き出すように形成されている。空間Dに吹き出された窒素ガスはスリーブ4の上端から基板保持台20の裏面側に僅かに流出する。このため、基板保持台20の裏面側に回り込んでくるミストがスリーブ4の上端から空間D内に侵入するのを防止することができる。
【0047】
また、ガス導入路8aの分岐した先端のもう一方は、空間Cに向けて形成されている。さらに、モータ固定フランジ3aには、空間Cに繋がる位置にガス排出路8bが形成されている。そして、ガス排出路8bから外方へ排気すると、ガス導入路8aから空間Cを通り、さらにガス排出路8bを通って外部へ排出される窒素ガスの流れを形成することができる。このため、スリーブ4の上端からミストが侵入したとしても、あるいはスピンモータ1のベアリング軸受10からパーティクルが上昇してきたとしても、窒素ガスの流れに沿って空間Cから外方へミストやパーティクルを排出することができる。
【0048】
このように、本実施例による回転塗布装置は、磁性流体シール9を設けることにより、スピンモータ1側で発生したパーィクルの巻き上げを防止することができる。これに加えて、ラビリンスプレート6を設けることにより、磁性流体シール9の寿命を長く保つことができる効果をさらに得ることができる。さらに、スリーブ4の内部に不活性ガスを供給するように構成したことにより、スリーブ4内部へのミストや塗布液の侵入が防止され、スピンモータ1の劣化や故障の原因が取り除かれるという効果をさらに得ることができる。
【0049】
なお、磁性流体シール9はラビリンスプレート6および不活性ガスの供給構造とともに設けられるのが好ましいが、単独で、あるいはラビリンスプレート6および不活性ガスの供給構造のいずれか一方と組み合わせて設けられてもよい。
【0050】
また、上記実施例においては、図2に示すように、磁性流体シール9が、スピンモータ1の上部に取り付けられたシール取り付け部材7の内部に挿入されている。しかしながら、磁性流体シール9は、この位置に限定されるものではなく、例えば、スピンモータ1の上蓋1aに取り付けてもよく、あるいはスリーブ4の内部に設けてもよい。
【0051】
さらに、上記実施例では回転塗布装置を例に説明したが、磁性流体シール9、不活性ガス充填機構ならびにラビリンスプレート6を用いたシール構造は他の回転基板処理装置、例えば回転式現像装置あるいは回転式基板洗浄装置の回転機構部に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による回転塗布装置の断面構造図である。
【図2】図1に示す回転塗布装置の要部断面構造図である。
【図3】従来の回転塗布装置の断面構造図である。
【符号の説明】
1 スピンモータ
2 回転軸
3a モータ固定フランジ
4 スリーブ
6 ラビリンスプレート
7 シール取り付け部材
8a ガス導入路
8b ガス排出路
9 磁性流体シール
10 ベアリング軸受
20 基板保持台
21 基板
Claims (4)
- 回転軸受部に支持されて上方に延びる回転軸を有するモータと、前記モータの前記回転軸の先端に取り付けられかつ基板を保持する基板保持部とを備えた基板回転処理装置において、
前記回転軸受部の上方における前記回転軸の周囲に磁性流体シールを配設し、
前記磁性流体シールの上方における前記回転軸の周囲に隘路を形成するためのラビリンス部材を配設したことを特徴とする基板回転処理装置。 - 前記ラビリンス部材の上方において前記回転軸を取り囲む円筒部材と、
前記円筒部材の内部に不活性気体を供給する気体供給手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の基板回転処理装置。 - 回転軸受部に支持されて上方に延びる回転軸を有するモータと、前記モータの前記回転軸の先端に取り付けられかつ基板を保持する基板保持部とを備えた基板回転処理装置において、
前記回転軸受部の上方における前記回転軸の周囲に磁性流体シールを配設し、 前記磁性流体シールの上方で前記磁性流体シールに接する空間に不活性気体を導入するガス導入路を設けるとともに、
前記磁性流体シールの上方で前記磁性流体シールに接する空間から不活性気体を排出するガス排出路を設けたことを特徴とする基板回転処理装置。 - 前記磁性流体シールの上方において前記回転軸を取り囲む円筒部材をさらに備え、
前記ガス導入路は、前記不活性気体が前記円筒部材の内部および前記磁性流体シールの上方で前記磁性流体シールに接する空間にそれぞれ導入されるように分岐されたことを特徴とする請求項3記載の基板回転処理装置。
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