JPH11274042A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転時に、基板の外周部近傍での気流の乱れ
を抑制することが可能な基板処理装置を提供する。 【解決手段】 基板保持部は円板状のベース部材１１と
ベース部材１１の上面に形成された環状のカバー部材１
３とを備える。カバー部材１３の外周部には複数の凹部
１３ａが形成され、内部に回転式保持ピン１５が配設さ
れている。回転式保持ピン１５は基板Ｗの外周端部に離
接するピン部材１６とピン部材１６を支持するピン支持
部１７を備える。ピン支持部１７の外側面１７ａはベー
ス部材１１およびカバー部材１３の外周円とほぼ一致す
る円弧状に形成され、基板Ｗの保持時に、ベース部材１
１の外周面とほぼ一致して滑らかな円周面を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を回転させつ
つ基板に所定の処理を行う基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基
板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用ガラス基
板等の基板に種々の処理を行うために回転式の基板処理
装置が用いられている。回転式の基板処理装置には、基
板の表面に処理液を回転塗布する塗布装置、基板の表面
に形成された感光性膜に現像液を供給して現像処理を行
う現像装置等がある。これら回転式の基板処理装置にお
いては、基板を水平に保持しながら回転させる必要があ
る。このため、一般的には基板の裏面を真空吸引するこ
とにより吸着保持する吸引式の基板保持部（スピンチャ
ック）が用いられる。

【０００３】しかしながら、吸引式スピンチャックで
は、基板を確実に吸着保持するために強力な吸引を行っ
ているので、基板の裏面に吸着跡が残る。このため、吸
着跡が形成された基板では露光処理の際にフォーカス異
常を引き起こす不都合がある。

【０００４】そこで、基板の裏面を支持するとともに、
基板の外周端部を保持しつつ基板に回転力を伝達するメ
カ式の基板保持部（スピンチャック）が提案されてい
る。図７は従来のメカ式の基板保持部の平面図である。
また、図８（ａ），（ｂ）は従来のメカ式の基板保持部
に用いられる回転式保持部材のそれぞれ平面図および側
面図である。

【０００５】図７に示す基板保持部１において、円板状
部材４０の上面に複数の固定式保持部材３０および回転
式保持部材３１が取り付けられている。各固定式保持部
材３０は、円柱状の支持部３２および支持部３２よりも
小さい直径を有する円柱状のピン部材３３を備えてい
る。固定式保持部材３０の支持部３２の上面部が基板Ｗ
の裏面の周縁部に当接し、ピン部材３３の外周面が基板
Ｗの外周端部に当接することにより、基板Ｗが水平姿勢
に支持されるとともに基板Ｗの水平方向の位置が規制さ
れる。

【０００６】また、回転式保持部材３１は、円柱状の支
持部３４および４分の１の円柱状の保持部３５とを備え
る。図８に示すように、回転式保持部３１は、回転軸３
６の周りでｘ，ｙで示す方向に回動可能に円板状部材４
０（図７参照）に取り付けられている。回転式保持部材
３１が矢印ｘの方向に回動すると、保持部３５の外側の
端縁３７が基板Ｗの外周端部に当接し、基板Ｗが水平方
向に保持される。逆に、回転式保持部材３１が矢印ｙの
方向に回動すると、基板Ｗの保持が解除される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような基板保持
部１では、円板状部材４０の上面から固定式保持部材３
０および回転式保持部材３１が突出している。このた
め、基板保持部１が高速で回転されると、固定式保持部
材３０および回転式保持部材３１が風切り現象を生じ、
固定式保持部材３０および回転式保持部材３１の周囲に
気流の乱れた領域が発生する。気流の乱れた領域が基板
Ｗ上の処理膜に及ぶと、回転式の塗布装置では処理膜の
膜厚むらが生じる。

【０００８】また、基板Ｗ上から外方へ飛散される処理
液は基板の外周部の気流の乱れにより拡散され、ミスト
（液状粒子）となって浮遊し、基板Ｗの表面に付着して
基板Ｗを汚染するという不都合が生じる。

【０００９】本発明の目的は、回転時に、基板の外周部
近傍での気流の乱れを抑制することが可能な基板処理装
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
発明に係る基板処理装置は、基板を回転させつつ基板に
所定の処理を行う基板処理装置であって、外周部に沿っ
て複数の切欠き状の凹部を有する円板状の回転部材と、
回転部材を回転駆動する駆動手段と、基板の外周部に沿
うように回転部材の複数の凹部内に回動自在に設けられ
た支持部と、支持部上に設けられ、支持部の回動に伴っ
て基板の外周端部に当接する保持部とを備えた複数の保
持部材を有し、支持部は、保持部が基板の外周端部に当
接した状態で回転部材の外周円にほぼ一致する円弧状の
外側面を有するものである。

【００１１】第１の発明に係る基板処理装置において
は、複数の保持部材によって基板が回転部材上に保持さ
れ、駆動手段によって回転部材が回転駆動されつつ回転
部材上の基板に所定の処理が行われる。複数の保持部材
の支持部は回転部材の外周部に設けられた凹部の内部に
回動自在に設けられている。支持部の回動に伴って支持
部上の保持部が基板の外周端部に当接して基板を保持す
る。このとき、支持部の円弧状の外側面は回転部材の外
周円にほぼ一致し、回転部材の外周面および支持部の外
側面により滑らかな円周面が形成される。

【００１２】したがって、回転部材を高速で回転駆動し
た場合でも、保持部材による風切り現象の発生が防止さ
れ、それによって基板上の処理膜の膜厚不均一やミスト
の付着による基板の汚染を防止することができる。

【００１３】第２の発明に係る基板処理装置は、第１の
発明に係る基板処理装置の構成において、回転部材の外
周円が、各保持部材の保持部が基板の外周端部に当接し
た状態で各保持部を内側に包含して各保持部の外側面に
一致するものである。

【００１４】この場合、回転部材の外周円の径は、基板
の径よりも保持部の厚み分だけ大きく設定されている。
このため、回転部材の慣性質量を小さくすることがで
き、小さな駆動力によって回転部材を高速で回転させる
ことができる。

【００１５】第３の発明に係る基板処理装置は、第１ま
たは第２の発明に係る基板処理装置の構成において、各
凹部は、円弧状の内周面を有し、各保持部材の支持部
は、凹部の内周面に対向する円弧状の内側面を有するも
のである。

【００１６】この場合、回転部材の各凹部の内周面と内
周面に対向する各保持部材の支持部の内側面とを円弧状
に形成することにより、凹部の内周面と支持部の内側面
との間隔を小さく保ちつつ支持部が凹部内で回動するこ
とができる。これにより、回転部材の凹部と保持部材の
支持部との間の隙間により気流の乱れが生じることを防
止することができる。

【００１７】第４の発明に係る基板処理装置は、第１〜
第３のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成におい
て、回転部材が、円板状のベース部材と、ベース部材上
に形成されたカバー部材とを備え、複数の凹部は、カバ
ー部材の外周部に形成され、複数の保持部材の支持部
は、カバー部材の複数の凹部内にそれぞれ設けられ、か
つベース部材に回動自在に取り付けられたものである。

【００１８】この場合、保持部が基板の外周端部に当接
した状態で支持部の外側面がカバー部材およびベース部
材の外周円とほぼ一致し、カバー部材の外周面、支持部
の外側面およびベース部材の外周面により滑らかな円周
面が形成される。それによって風切り現象の発生が抑制
され、風切り現象に起因する基板上の処理膜の膜厚むら
の発生やミストの付着による基板の汚染を防止すること
ができる。

【００１９】第５の発明に係る基板処理装置は、第１〜
第４のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成におい
て、各保持部材は、支持部の回動のための磁力を発生す
る磁石を備え、磁石は、支持部とともに回動可能に回転
部材の下面側に設けられかつ保持部が基板の外周端部に
当接した状態で回転部材の外周部よりも内側に位置する
ように設けられたものである。

【００２０】この場合、回転駆動時に、磁石は回転部材
の下面側でかつ外周部よりも内側に位置するので、回転
部材が高速で回転した場合でも、磁石による気流の乱れ
が回転部材の上方側に及ぶことが防止される。それによ
って、磁石に起因する気流の乱れによる基板上の処理膜
の膜厚むらの発生やミストの付着による基板の汚染を防
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基
板処理装置の一種である回転式の塗布装置の断面図であ
り、図２は図１の塗布装置の平面図である。

【００２２】図１において、基板保持部１は金属製の円
板状のベース部材１１を備える。ベース部材１１は、モ
ータ３の回転軸２の先端に取り付け部材１２を介して水
平に固定され、鉛直方向の軸の周りで回転駆動される。

【００２３】ベース部材１１の上面には、樹脂からなる
環状のカバー部材１３が形成されている。環状のカバー
部材１３の上面からは基板Ｗの裏面を支持する複数の支
持ピン１４が突出している。また、環状のカバー部材１
３の外周部には、円弧状の内側面を有する複数の切欠き
状の凹部１３ａが形成されている。

【００２４】カバー部材１３の凹部１３ａには複数の回
転式保持ピン１５が設けられている。図３は回転式保持
ピンおよびその周辺の断面図であり、図４は回転式保持
ピン（ａ）およびベアリングプレート（ｂ）の斜視図で
ある。

【００２５】図３および図４（ａ）において、回転式保
持ピン１５は、円柱状（棒状）のピン部材１６、ピン部
材１６を支持するピン支持部１７、連結シャフト１８お
よび磁石収納部１９を備える。ピン部材１６は、ピン支
持部１７の上面に連結シャフト１８の回転中心から偏心
して設けられている。また、磁石収納部１９は、ピン支
持部１７の下部に連結シャフト１８を介して固定されて
いる。磁石収納部１９内には棒状の永久磁石２０が収納
されている。なお、回転式保持ピン１５の構造および動
作については後述する。

【００２６】ベアリングプレート２２は回転式保持ピン
１５をベース部材１１に回転自在に取り付ける。図３お
よび図４（ｂ）において、ベアリングプレート２２は１
対の取り付け孔２２ａを有し、ベース部材１１の下面外
周にねじ止め固定される。ベアリングプレート２２には
ベアリング収納部２１が形成されており、ベアリング収
納部２１の内部にベアリング２３が挿入されている。そ
して、連結シャフト１８がベアリング２３の軸孔内に挿
通される。これにより、回転式保持ピン１５のピン部材
１６およびピン支持部１７がベース部材１１の上面側に
突出し、回転式保持ピン１５の磁石収納部１９がベース
部材１１の下面側に突出する。

【００２７】ベース部材１１の下方には環状磁石６が配
設されている。この環状磁石６は、駆動装置（図示せ
ず）により上下動自在に設けられた磁石支持部材７に固
定されている。

【００２８】また、図１および図２において、モータ３
の回転軸２は中空軸により構成され、その内部に基板の
裏面洗浄用のバックリンスノズル９が形成されている。
バックリンスノズル９は取り付け部材１２を貫通して基
板Ｗの裏面側に突出している。バックリンスノズル９の
先端には、円錐台状のキャップ８が取り付けられてい
る。キャップ８はバックリンスノズル９から吐出される
リンス液が回転軸２の内部に侵入することを防止するた
めに設けられている。

【００２９】基板保持部１の上方には、レジスト液を吐
出するレジストノズル１０が上下方向および水平方向に
移動可能に設けられている。このレジストノズル１０は
基板Ｗの上方から外れた位置に待機し、突出時に基板Ｗ
の中心部の上方に移動する。

【００３０】さらに、基板保持部１の周囲を取り囲むよ
うに中空のカップ４が配設されている。カップ４は上下
方向に移動可能な上カップ４ａと上カップ４ａの下方に
固定された下カップ４ｂとを備える。下カップ４ｂの下
部には塗布装置の上方からカップ４内へ下降する清浄な
空気流（ダウンフロー）を排気するための排気口４ｃが
設けられている。

【００３１】本実施例においては、ベース部材１１およ
びカバー部材１３が本発明の回転部材に相当し、モータ
３が駆動手段に相当し、回転式保持ピン１５が保持部材
に相当する。さらに、回転式保持ピン１５のピン支持部
１７が支持部に相当し、ピン部材１６が保持部に相当
し、カバー部材１３の凹部１３ａが切欠き状の凹部に相
当する。

【００３２】ここで、基板保持部１の回転式保持ピン１
５とその近傍の構造および動作について説明する。図５
は回転式保持ピンの基板保持時の状態を示す平面図
（ａ）および断面図（ｂ）であり、図６は回転式保持ピ
ンの基板解放時の状態を示す平面図（ａ）および断面図
（ｂ）である。

【００３３】図４および図５において、回転式保持ピン
１５のピン支持部１７は、外側面１７ａと内側面１７ｂ
とを有する略半月板状に形成されている。ピン支持部１
７の外側面１７ａはベース部材１１およびカバー部材１
３の外周円とほぼ一致する円弧状に形成されている。ピ
ン支持部１７の内側面１７ｂはカバー部材１３の凹部１
３ａの内周面に対向する円弧状に形成されている。ピン
支持部１７の内側面１７ｂとカバー部材１３の凹部１３
ａの内周面とを円弧状に形成することにより、両者の間
の隙間を小さくすることができる。これにより、この隙
間によって気流の乱れが生じることを抑制することがで
きる。

【００３４】また、ピン部材１６は、外周面の一部がピ
ン支持部１７の外側面１７ａと面一になるようにピン支
持部１７の上面に配設されている。

【００３５】さらに、磁石収納部１９は、ピン支持部１
７の外側面と同一の円弧状の外側面１９ａを有してい
る。

【００３６】図５において、磁石支持部材７が上昇する
と、環状磁石６の外側のＮ極に回転式保持ピン１５の永
久磁石２０のＳ極が吸引される。それにより、回転式保
持ピン１５が回転してピン部材１６が基板Ｗの外周端部
に当接し、基板Ｗを水平方向に保持する。このとき、ピ
ン支持部１７の外側面１７ａがベース部材１１の外周円
に一致し、カバー部材１３の外周面およびピン支持部１
７の外側面１７ａにより突出部のない滑らかな円周面が
形成される。

【００３７】基板保持部１を高速で回転した場合、基板
保持部１の外周面が滑らかな円周面となっているため、
突出部による風切り現象の発生が抑制され、基板Ｗの表
面上の処理膜に膜厚不均一が生じることを防止すること
ができる。

【００３８】また、ピン部材１６の外周面の一部がピン
支持部１７の外側面１７ａと面一になるように配設され
ている。このため、図５（ａ）に示すように、ベース部
材１１およびカバー部材１３の直径Ｄは基板Ｗの直径ｄ
１にピン部材１６の直径ｄ２の２倍を足し合わせた大き
さとなる。このベース部材１１およびカバー部材１３の
直径Ｄは図７に示した従来の円板状部材４０の直径に比
べて小さくすることができる。たとえば、直径２００ｍ
ｍの基板Ｗを保持する場合、ピン部材１６の直径ｄ２を
５ｍｍとすると、従来の円板状部材４０の直径は約２３
０ｍｍとなるのに対し、本実施例のベース部材１１の直
径Ｄは２１０ｍｍとなり、本実施例のベース部材１１
は、従来の円板状部材４０に比べて直径でおよそ２０ｍ
ｍ小さくすることができる。

【００３９】ベース部材１１の直径Ｄが小さくなると、
重量物であるベース部材１１の重量が小さくなり、それ
によってベース部材１１の慣性質量が小さくなる。この
ため、回転駆動が容易となり、容量の小さいモータの使
用が可能となり、製品コストの低減化および省エネルギ
ー化を図ることができる。

【００４０】図６に示すように、磁石支持部材７が下降
すると、回転式保持ピン１５が連結ピン１８を中心に図
５の場合と逆方向に回動し、ピン部材１６が基板Ｗの外
周端部から離間する。これにより、基板Ｗが解放され、
基板Ｗを基板保持部１から搬出することが可能となる。
このとき、略半月板状のピン支持部１７の一部はベース
部材１１およびカバー部材１３の外周円の外方に突出す
る。しかしながら、基板Ｗが解放された状態では、基板
保持部１は停止しているため、ピン支持部１７の一部が
ベース部材１１およびカバー部材１３の外方へ突出して
も風切り現象を生じさせるおそれがない。

【００４１】磁石収納部１９内の永久磁石２０の配設位
置は、磁石支持部材７の環状磁石６との間の磁力の作用
が大きくなり、かつ環状磁石６の昇降に伴って永久磁石
２０の所定の極性部分が環状磁石６側に回動するように
適宜設定される。

【００４２】上記のように、本実施例の基板処理装置で
は、ピン部材１６が基板Ｗの外周端部に当接した状態
で、ピン支持部１７の外側面１７ａがベース部材１１お
よびカバー部材１３の外周円とほぼ一致するように円弧
状に形成されているため、回転式保持ピン１５近傍での
風切り現象が抑制され、風切り現象による基板Ｗ上の処
理膜の膜厚不均一の発生が防止される。また、回転式保
持ピン１５による気流の乱れが抑制されることにより、
基板Ｗ上から飛散される処理液のミストの発生が抑制さ
れ、ミストの付着による基板Ｗの汚染が防止される。

【００４３】さらに、ベース部材１１の下方側に突出し
た磁石収納部１９の外側面１９ａがピン支持部１７とほ
ぼ同一の円弧状に形成され、基板Ｗの回転駆動時には磁
石収納部１９がベース部材１１の外周円の内側に位置す
るので、磁石収納部１９の回転による気流の乱れが基板
Ｗの表面側に及ぶことが防止される。

【００４４】なお、上記実施例においては、回転式の塗
布装置を例に本発明を説明したが、回転式の現像装置や
洗浄装置等の他の回転式の基板処理装置にも本発明を適
用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による回転式の塗布装置の断面
図である。

【図２】図１の塗布装置の平面図である。

【図３】回転式保持ピンおよびその周辺の断面図であ
る。

【図４】回転式保持ピン（ａ）およびベアリングプレー
ト（ｂ）の斜視図である。

【図５】回転式保持ピンの基板保持時の状態を示す平面
図（ａ）および断面図（ｂ）である。

【図６】回転式保持ピンの基板解放時の状態を示す平面
図（ａ）および断面図（ｂ）である。

【図７】従来のメカ式の基板保持部の平面図である。

【図８】従来のメカ式の基板保持部に用いられる回転式
保持部材の平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１ 基板保持部 ２ 回転軸 ３ モータ １１ ベース部材 １３ カバー部材 １３ａ 凹部 １４ 支持ピン １５ 回転式保持ピン １６ ピン部材 １７ ピン支持部 １７ａ 外側面 １８ 連結シャフト １９ 磁石収納部 ２０ 永久磁石

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を回転させつつ基板に所定の処理を
   行う基板処理装置であって、 外周部に沿って複数の切欠き状の凹部を有する円板状の
   回転部材と、 前記回転部材を回転駆動する駆動手段と、 基板の外周部に沿うように前記回転部材の前記複数の凹
   部内に回動自在に設けられた支持部と、前記支持部上に
   設けられ、当該支持部の回動に伴って基板の外周端部に
   当接する保持部とを備えた複数の保持部材を有し、 前記支持部は、前記保持部が基板の外周端部に当接した
   状態で前記回転部材の外周円にほぼ一致する円弧状の外
   側面を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記回転部材の外周円は、各保持部材の
   前記保持部が基板の外周端部に当接した状態で各保持部
   を内側に包含して各保持部の外側面に一致することを特
   徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】 各凹部は、円弧状の内周面を有し、 各保持部材の前記支持部は、前記凹部の前記内周面に対
   向する円弧状の内側面を有す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。
4. 【請求項４】 前記回転部材は、円板状のベース部材
   と、前記ベース部材上に形成されたカバー部材とを備
   え、 前記複数の凹部は、前記カバー部材の外周部に形成さ
   れ、 前記複数の保持部材の前記支持部は、前記カバー部材の
   前記複数の凹部内にそれぞれ設けられ、かつ前記ベース
   部材に回動自在に取り付けられたことを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 【請求項５】 各保持部材は、前記支持部の回動のため
   の磁力を発生する磁石を備え、 前記磁石は、前記支持部とともに回動可能に前記回転部
   材の下面側に設けられかつ前記保持部が基板の外周端部
   に当接した状態で前記回転部材の外周部よりも内側に位
   置するように設けられたことを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載の基板処理装置。