JPH09314022A - 基板回転保持装置及び回転式基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カップ内部で基板Ｗを保持して回転させる装
置において、乱気流による基板表面への影響を抑える。 【解決手段】 この装置は、カップ２ａ，２ｂ内で基板
Ｗを水平に保持しつつ回転させる基板回転保持装置であ
り、上部に基板Ｗを水平姿勢で保持する回転自在な底板
７及び支持部材８と、円環部材１０とを有している。円
環部材１０は、底板７の外周側に底板７とともに回転す
るように設けられ、カップ２ａの内壁面に向かって水平
方向に延びる環状の平坦面１０ａを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カップ内で基板を
水平に保持しつつ回転させる基板回転保持装置及びそれ
を備えた回転式基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スピンコータ等の回転式基板処理装置
は、基板を回転しつつ保持する基板回転保持装置と、保
持された基板に処理液を供給する処理液供給手段とを有
している。基板回転保持装置は、カップ内に設けられ、
一般的に基板裏面を真空吸着して基板を水平に保持し、
回転させるようになっている。このような真空吸着によ
り基板を保持するタイプの装置では、カップの内壁面が
基板外周部に近づくようにカップを構成している。すな
わち、カップの内壁面と基板外周部との隙間が少なくな
るようにしている。このようにカップ内壁面と基板外周
部との隙間を狭くすることで、基板を回転し処理してい
る際に、隙間部分での気流の速度が速くなり、カップ内
部から処理液のミストが基板表面に巻き上がるのを防止
することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、基板を
回転させると、それに伴って旋回気流が発生する。そし
て、ミスト巻き上げ防止のために基板外周部がカップ内
壁面に接近していると、旋回気流のうちの基板外周部の
上部の気流はカップ内壁面と干渉してその速度が減速さ
れる。このような理由によって、基板表面上で乱気流が
発生し、基板表面が部分的に乾燥がすすんだり、あるい
は逆に乾燥が遅れたりする場合がある。このため、基板
表面に処理液の塗布ムラが生じてしまうという問題が発
生する。

【０００４】また、真空吸着による保持以外に、基板の
外周端部を保持部材によって保持する構成も考えられる
が、このような構成の場合も、前述の真空吸着の場合と
同様な問題が発生する。特に真空吸着を用いない場合
は、保持部材等の回転する部分が大きいので、それだけ
旋回気流も強く広範囲に発生し、カップ内壁との接近で
引き起こされる乱気流もより大きなものとなってしま
う。

【０００５】本発明の課題は、カップ内部で基板を保持
して回転させる装置において、乱気流による基板表面へ
の影響を抑えることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る基板回転
保持装置は、カップ内で基板を水平に保持しつつ回転さ
せる装置であり、基板を水平姿勢で保持する回転自在な
基板保持部と、円環部とを有している。円環部は、基板
保持部の外周側に基板保持部とともに回転するよう設け
られ、カップの内壁面に向かって水平方向に延びる環状
の平坦面を有している。

【０００７】この装置では、基板保持部に基板が水平姿
勢で保持される。基板は回転しながら処理されるが、基
板の回転とともに、基板保持部の外周側に設けられた円
環部が回転する。円環部はカップ内壁面に向かって延び
る平坦面を有しているので、カップ内のミストが巻き上
がって基板表面に付着するのを抑えることができる。ま
た、基板及び円環部が回転することによって旋回気流が
発生するが、カップ内壁面に接近した部分では気流に乱
れが生じる。しかし、カップ内壁面に接近しているのは
円環部であり、基板ではない。基板はこの乱気流が発生
する部分と隔たっているので、乱気流が基板に与える影
響を少なくできる。このため、基板表面の塗布ムラを抑
えることができる。

【０００８】請求項２に係る基板回転保持装置は、請求
項１の装置において、円環部の平坦面は、基板保持部に
保持された基板表面とほぼ同じ高さであり、例えば平坦
面の方が基板表面より数ミリ低くなるようにする。これ
により、カップ内のミストの巻き上げをより効果的に抑
えることができる。請求項３に係る基板回転保持装置
は、請求項１又は２の装置において、円環部は平板状に
形成されている。円環部が平板状であるので、回転によ
って生じる旋回気流は比較的弱くなる。

【０００９】請求項４に係る基板回転保持装置は、請求
項１から３のいずれかの装置において、基板保持部は、
基板の裏面中央部を真空吸着により吸着する真空チャッ
ク部を有している。この装置では、回転部分が比較的小
型化されるので、回転によって生じる気流の影響をより
少なくできる。請求項５に係る基板処理装置は、請求項
１から４のいずれかに記載の基板回転保持装置と、基板
保持部に保持された基板上に処理液を供給する処理液供
給手段とを備えている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の回転式基板処理装置の一
実施形態を図１に示している。図１に示す装置はスピン
コータであり、このスピンコータは、基板を水平姿勢で
保持する基板回転保持装置１と、基板回転保持装置１の
周囲に配置された上カップ２ａ及び下カップ２ｂからな
るカップ２と、基板回転保持装置１に保持された基板上
に処理液を供給する処理液供給ノズル３とを有してい
る。

【００１１】基板回転保持装置１は、その下方に設けら
れた電動モータ５により、回転軸６を介して回転させら
れるようになっている。基板回転保持装置１は、回転軸
６の上端部に水平姿勢で固定された底板（基板保持部）
７と、底板７の上面に設けられた環状の支持部材８とを
有している。そして、底板７の外周部において、環状の
支持部材８のさらに外周側には、上カップ２ａの内周壁
に向かって延びる環状の円環部材１０が固定されてい
る。

【００１２】図２に拡大して示すように、支持部材８の
上面は、平坦部８ａと、平坦部８ａの内周側に形成され
回転軸芯側ほど低くなるように傾斜した傾斜部８ｂとを
有している。そして、平坦部８ａに、円周方向に所定の
間隔を隔てて複数の規制ピン１１が設けられている。こ
の複数の規制ピン１１は、基板Ｗの外周端縁に点接触し
て基板Ｗの水平方向の位置を規制するためのピンであ
る。なお、複数の規制ピン１１のうちの所定の２本は、
基板のオリエンテーションフラットの外周端縁に接触
し、基板に回転力を伝達するように構成されている。

【００１３】また、円環部材１０は、水平な環状の平坦
面１０ａを有しており、この平坦面１０ａの高さは、支
持部材８に支持された基板Ｗの表面よりも数ミリ低くな
っている。また、円環部材１０は、その下部に形成され
たフランジ部１０ｂが、底板７を下方から貫通するボル
ト１２によって底板７に固定されている。なお、円環部
材１０の下面と底板７の上面との間には図示しないスペ
ーサが挿入されており、このスペーサにより両者の間に
隙間が形成されている。

【００１４】また、基板回転保持装置１はさらに、図１
及び図２に示すように、底板７を下方から貫通する昇降
自在な複数の基板昇降部材１５と、基板昇降部材１５を
昇降させるための昇降機構１６と、基板昇降部材１５の
位置決めを行うための位置決め機構１７とを有してい
る。複数の基板昇降部材１５は互いにロッド２０（図１
参照）によって連結されている。昇降機構１６は、２個
のエアシリンダ２１と、エアシリンダ２１に連結された
昇降ロッド２２とを有している。昇降ロッド２２の先端
には略Ｃ形状の係止部材２３が設けられており、基板昇
降部材１５の下端に形成されたフランジ部２５と係止可
能である。また、位置決め機構１７は、図２に示すよう
に、ストッパ部材３０と、ストッパ部材３０内に設けら
れたストッパピン３１と、ストッパピン３１を付勢する
スプリング３２とを有している。ストッパ部材３０には
基板昇降部材１５が上下方向に貫通しており、基板昇降
部材１５の途中に形成された２つの係止溝１５ａ，１５
ｂに、ストッパピン３１の先端が係止可能である。

【００１５】これらの基板昇降部材１５、昇降機構１６
及び位置決め機構１７により、基板を、支持部材８によ
り支持する支持位置（図２（ａ））と、支持部材８から
離間した上方の非支持位置（図２（ｂ））とにわたって
昇降するとともに、それぞれの位置で維持することが可
能である。さらに、図１に示すように、基板回転保持装
置１の下方には、基板Ｗの受け渡し機構３５が設けられ
ている。この受け渡し機構３５は、底板７の３カ所に形
成されたピン挿通孔７ａを挿通する３本の基板昇降ピン
３６と、この基板昇降ピン３６を昇降させるための駆動
部（図示せず）とを有している。

【００１６】処理液供給ノズル３は、上カップ２ａの外
側に設けられ、基板Ｗの回転中心に相当する供給位置
と、それから離れた待機位置との間で移動可能となって
いる。また、同様に上カップ２ａの外側には、基板Ｗの
外周縁上に相当する供給位置と、それから離れた待機位
置との間で移動可能な溶剤供給ノズル４０が設けられて
いる。この溶剤供給ノズル４０により、基板Ｗの表面の
外周縁に洗浄液としての溶剤を供給し、基板外周縁のレ
ジスト液等の処理液を除去できるようになっている。

【００１７】また、回転軸６は筒状に構成されており、
その内部には底板７を貫通するように洗浄液ノズル４１
が設けられている。次に動作について説明する。基板Ｗ
を基板回転保持装置１に載置する場合は、処理液供給ノ
ズル３及び溶剤供給ノズル４０をそれぞれ待機位置に移
動させておく。そして、底板７を所定の角度位置で停止
させる。この状態で、基板昇降ピン３６を基板受け渡し
位置に上昇させる。

【００１８】図示しない基板搬送装置により基板昇降ピ
ン３６上に基板Ｗが載置されると、基板昇降ピン３６を
下降させる。このとき、基板昇降部材１５は下方の位置
（図２（ａ））に移動させられており、基板昇降ピン３
６が下降することにより、基板Ｗは規制ピン１１によっ
て位置決めされて支持される。この状態で、処理液供給
ノズル３を供給位置に移動させ、一定量のレジスト液等
の処理液を基板Ｗの中心部に滴下する。その後、基板回
転保持装置１を高速回転させて処理液を基板Ｗの全面に
塗布する。

【００１９】エッジリンスや洗浄を行う場合は、基板昇
降部材１５を図２（ｂ）に示す位置まで上昇させる。そ
して、この状態で基板Ｗを回転させ、基板Ｗの外周端縁
の表面に溶剤を供給したり、基板Ｗの裏面に洗浄液を供
給する。なお、基板昇降部材１５は、エアシリンダ２１
を短縮あるいは伸長させることにより、係止部材２３及
びフランジ部２５を介して昇降させられる。

【００２０】このような処理を行う際、本実施形態で
は、基板Ｗが保持されている部分の外周側に、円環部材
１０が設けられており、この円環部材１０の平坦面１０
ａが上カップ２ａの内周側に延びている。このため、基
板Ｗ及び円環部材１０が回転すると、上カップ２ａ内壁
と円環部材１０の外周端との間の隙間部分の気流の速度
は速くなり、カップ内のミストの巻き上がりが抑えられ
る。また、基板Ｗ等の回転によって旋回気流が生ずる
が、上カップ２ａ内壁に接近した部分には乱気流が発生
する。しかし、この乱気流が発生する部分は、円環部材
１０の平坦面１０ａの部分であり、基板Ｗは存在しな
い。すなわち、基板Ｗの外周部は、円環部材１０の分だ
け上カップ２ａの内壁から隔たっている。このため、上
カップ２ａの内壁に接近した部分で生ずる乱気流の基板
Ｗへの影響は少なく、基板Ｗの塗布ムラを抑えることが
できる。

【００２１】〔他の実施形態〕 （ａ）図３に基板を保持する部分の他の実施形態を示
す。図３（ａ）は処理前及び処理後の状態を、図３
（ｂ）は処理時の状態を示している。この実施形態で
は、前記実施形態の支持部材８に変わって、底板７の外
周部に、複数の回転支持部材５０が回転自在に設けられ
ている。そして、そのさらに外周側に、前記実施形態と
ほぼ同様の円環部材１０が装着されている。円環部材１
０の平坦面１０ａは、処理時の基板Ｗの高さよりも数ミ
リ低い高さに設定されている。

【００２２】回転支持部材５０は、円柱状の支持部５０
ａと、支持部５０ａよりも小径の円柱状の保持部５０ｂ
とを有している。支持部５０ａの下面には回転軸５１が
固定されており、回転軸５１は底板７を下方に貫通する
とともに、軸受５２により底板７に支持されている。ま
た、保持部５０ｂは、支持部５０ａの上方に支持部５０
ａと偏心して設けられている。支持部５０ａと保持部５
０ｂとはテーパ面によって連結されている。

【００２３】回転軸５１の下端には、図３及び図４に示
すように、円形の磁石保持部材５５が固定されている。
磁石保持部材５５の中央部には棒状の永久磁石５６が内
蔵されている。一方、底板７の下方には、環状磁石５７
が昇降自在に配置されており、図３（ａ）及び（ｂ）に
示すように、磁石保持部材５５から離れた下方の待機位
置と、磁石保持部材５５の側面に対向する上方の処理位
置とをとり得るようになっている。

【００２４】この実施形態では、基板Ｗの処理前及び処
理後では、環状磁石５７が待機位置に下降している。こ
のとき、環状磁石５７が形成する磁力線Ｂは図３（ａ）
に示すように、永久磁石５６が配置された高さにおい
て、底板７の外周から中心部に向かっている。このた
め、永久磁石５６のＮ極が底板７の中心部に向かう方向
に吸引される。したがって、回転支持部材５０の保持部
５０ｂは基板Ｗから離れる。一方、基板Ｗを処理する際
には、図３（ｂ）に示すように、環状磁石５７を上昇さ
せる。すると、永久磁石５６のＳ極が吸引されるので、
磁石保持部材５５及び回転支持部材５０が回転する。こ
れにより、保持部５０ｂの外周面が基板Ｗの外周端縁に
当接し、基板Ｗが保持される。

【００２５】この場合も、前記同様に、基板Ｗの回転中
において、円環部材１０によりカップ内のミストの巻き
上がりが抑えられ、しかも基板Ｗの外周部はカップから
離れるので、気流の基板Ｗへの影響を抑えることができ
る。このため、塗布ムラを少なくできる。 （ｂ）図５に示した実施形態は、真空チャック方式の処
理装置である。

【００２６】基板回転保持装置の中央部には、基板Ｗを
真空吸着するための真空チャック６０が設けられてお
り、この真空チャック６０は回転軸６１により回転させ
られるようになっている。真空チャック６０の周囲に
は、真空チャック６０とともに回転可能な皿状の円環部
材６２が設けられている。円環部材６２は、その外周部
に円環状の平坦面６２ａを有しており、この平坦面６２
ａは図示しないカップの内壁に向かって延び、その高さ
は真空チャック６０に吸着された基板Ｗの高さよりも数
ミリ低くなるように設定されている。なお、円環部材６
２の半径方向中間部には、基板受け渡しピン６３が挿通
可能な複数の孔６２ｂが形成されている。

【００２７】このような真空チャック方式の処理装置で
は、前記各実施形態に比較して回転部分の半径が大きく
ないので、基板Ｗの回転に伴って生じる気流の速度が比
較的遅い。したがって気流が基板Ｗ表面に与える影響は
比較的少ないが、円環部材６２によって基板Ｗの外周部
がよりカップ内壁面より離れるので、塗布ムラをより少
なくすることが可能となる。 （ｃ）前記各実施形態では、円環部材を底板と別に構成
したが、底板の一部に底板と一体で形成してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上のように請求項１及び５に係る基板
回転保持装置及び回転式基板処理装置では、基板保持部
の外周側に円環部が設けられているので、カップ内のミ
ストの巻き上がりを抑えることができ、かつ回転によっ
て生じる気流が基板に与える影響を少なくできる。この
ため、基板表面の塗布ムラを抑えることができる。

【００２９】請求項２に係る基板回転保持装置では、円
環部の平坦面を基板表面とほぼ同じ高さにするので、カ
ップ内のミストの巻き上げをより効果的に抑えることが
できる。請求項３に係る基板回転保持装置では、円環部
が平板状であるので、回転によって生じる旋回気流が比
較的弱くなる。

【００３０】請求項４に係る基板回転保持装置では、基
板保持部は、基板の裏面中央部を真空吸着するので、回
転部分が比較的小さくなり、回転によって生じる気流の
影響をより少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による基板処理装置の全体
概略縦断面図。

【図２】図１の拡大部分図。

【図３】本発明の他の実施形態の図２に相当する図。

【図４】前記他の実施形態の要部斜視図。

【図５】本発明のさらに他の実施形態の図２に相当する
図。

【符号の説明】

１ 基板回転保持装置 ２ カップ ７ 底板 ８ 保持部材 １０，６２ 円環部材 １０ａ，６２ａ 平坦面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カップ内で基板を水平に保持しつつ回転さ
   せる基板回転保持装置であって、 前記基板を水平姿勢で保持する回転自在な基板保持部
   と、 前記基板保持部の外周側に前記基板保持部とともに回転
   するよう設けられ、前記カップの内壁面に向かって水平
   方向に延びる環状の平坦面を有する円環部と、を備えた
   基板回転保持装置。
2. 【請求項２】前記円環部の平坦面は前記基板保持部に保
   持された基板表面とほぼ同じ高さである、請求項１記載
   の基板回転保持装置。
3. 【請求項３】前記円環部は平板状に形成されている、請
   求項１又は２に記載の基板回転保持装置。
4. 【請求項４】前記基板保持部は前記基板の裏面中央部を
   真空吸着により吸着する真空チャック部を有している、
   請求項１から３のいずれかに記載の基板回転保持装置。
5. 【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の基板回
   転保持装置と、 前記基板保持部に保持された基板上に処理液を供給する
   処理液供給手段と、を備えた回転式基板処理装置。