KR102332645B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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가즈히로 혼쇼
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 장치에서는, 차단판은 제1 척킹 자성체(441)를 가진다. 차단판은, 챔버 개폐 기구에 의해 승강한다. 기판 유지부는, 가동 척 부재(412)와 고정 척 부재를 가진다. 가동 척 부재(412)에는 제2 척킹 자성체(442)가 설치된다. 차단판이 하강하면, 차단판은 기판(9)의 상면에 근접함과 더불어, 제1 척킹 자성체(441)가 제2 척킹 자성체(442)에 근접한다. 제1 척킹 자성체(441)와 제2 척킹 자성체(442)의 사이의 자기적 작용에 의해, 기판(9)이 유지된다. 이에 따라, 간단한 구조로 기판(9)을 유지할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 한다)의 제조 공정에서는, 기판 처리 장치를 이용해 기판에 대해서 다양한 처리가 실시된다. 예를 들면, 표면 상에 레지스트의 패턴이 형성된 기판에 약액을 공급함으로써, 기판의 표면에 대하여 에칭 등의 처리가 행해진다. 또한, 에칭 처리의 종료 후, 기판상의 레지스트를 제거하거나 기판을 세정하는 처리도 행해진다.
기판을 1매씩 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치에서는, 기판이 기판 유지부에 의해 유지되어, 기판 유지부를 회전하면서 기판에 처리액이 공급된다. 기판 유지부에 있어서 기판을 유지하는 수법으로서, 진공 척, 메커니컬 척, 마그넷 척 등, 다양한 것이 실용화되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 6,446,643호 명세서(문헌 1)에서는, 상하의 챔버 부재가 서로 근접한 위치에 배치될 때에 기판을 상하로부터 사이에 끼우도록 하여 클램프하고, 상하의 챔버 부재가 이격했을 때에 기판의 클램프를 해제하는 기구가 개시되어 있다.
또한, 일본국 특허공개 2005－19456호 공보(문헌 2)에서는, 기판의 주위에 배치된 복수의 협지 부재의 각각을 모터를 동력원으로 하여 기계적으로 회동함으로써, 기판의 협지, 또는, 협지의 해제를 행하는 기구가 개시되어 있다. 또한, 미국 특허 제 6,485,531호 명세서(문헌 3)에서는, 회전 헤드가 자기에 의해 스테이터에 대하여 비접촉으로 회전하는 장치에 있어서, 용수철을 가지는 파지부에 의해 회전 헤드에서 웨이퍼를 유지하는 수법이 개시되어 있다.
그런데, 문헌 3의 장치와 같이 기판 유지부를 부유 상태에서 회전하는 경우, 기판을 유지하기 위해서, 전기나 압축 공기 등의 동력원에 의한 구동력을 기판 유지부에 대하여 전달하는 것이 곤란하다. 문헌 3의 장치에서는, 용수철을 가지는 파지부에 의해 웨이퍼가 유지되는데, 프로세스 챔버의 외측에서 웨이퍼를 회전 헤드에 고정하고, 웨이퍼가 장착된 회전 헤드를 프로세스 챔버 내에 도입하는 번잡한 작업이 필요하다.
또한, 기판 유지부가 부유 상태인 채 기판의 유지를 외부로부터의 힘으로 해제하려고 하면, 기판 유지부 및 기판이 경사져 버린다. 그 결과, 기판 수도의 신뢰성이 저하한다.
미국 특허 제 6,446,643호 명세서 일본국 특허공개 2005－19456호 공보 미국 특허 제 6,485,531호 명세서
본 발명은, 기판 처리 장치에 적합하고, 간단한 구조로 기판을 유지하는 것을 목적으로 하고 있다. 특히, 기판을 유지하는 구동력을 기판 유지부에 대하여 기계적으로 전달하는 것이 곤란한 경우에도, 기판을 간단한 구조로 유지하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 기판 유지부가 부유 상태에서 회전하는 기판 처리 장치에 있어서, 기판의 유지를 해제할 때에 기판을 수평으로 유지하거나, 또는, 기판의 경사를 억제하는 것도 목적으로 하고 있다.
본 발명의 일형태에 관련된 기판 처리 장치는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부를 상기 기판에 수직인 중심축을 중심으로 회전하는 기판 회전 기구와, 제1 척킹 자성체를 상기 기판 유지부에 장착하고, 또한, 상기 제1 척킹 자성체를 상기 기판 유지부로부터 제거하거나, 또는, 제1 척킹 자성체를 상기 기판 유지부에 근접시키고, 또한, 상기 제1 척킹 자성체를 상기 기판 유지부로부터 이격시키는 자성체 이동 기구를 구비한다. 상기 기판 유지부는, 척 지지부와, 상기 척 지지부에 지지되는 적어도 3개의 척 부재를 가진다.
상기 적어도 3개의 척 부재는, 척 위치와 언척 위치의 사이에서 위치가 변경 가능한 적어도 1개의 가동 척 부재를 포함하고, 상기 적어도 1개의 가동 척 부재의 각 가동 척 부재가, 상기 제1 척킹 자성체가 상기 기판 유지부에 장착되었을 때에, 또는, 상기 제1 척킹 자성체가 상기 기판 유지부에 근접했을 때에, 상기 제1 척킹 자성체와의 사이의 자기적 작용에 의해, 상기 기판의 외연부를 유지하는 힘을 상기 각 가동 척 부재에 부여하는 제2 척킹 자성체를 가진다.
기판 처리 장치는, 간단한 구조로 기판을 유지할 수 있다.
바람직하게는, 기판 처리 장치는, 상기 기판의 상면에 대향하는 차단판을 더 구비한다. 상기 차단판은, 상기 제1 척킹 자성체를 구비한다. 상기 자성체 이동 기구는, 상기 차단판을 승강하는 차단판 승강 기구이다.
바람직하게는, 상기 기판 회전 기구는, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이며, 영구 자석을 포함하는 로터부와, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이며, 상기 로터부를 부유 상태에서 회전시키는 스테이터부를 구비한다.
본 발명의 다른 일형태에 관련된 기판 처리 장치는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부를 상기 기판에 수직인 중심축을 중심으로 회전하는 기판 회전 기구와, 상기 기판 유지부에 의한 상기 기판의 유지를 해제하는 언척킹부를 구비한다. 상기 기판 회전 기구는, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이며, 영구 자석을 포함하는 로터부와, 상기 중심축을 중심으로 하는 환상이며, 상기 로터부를 부유 상태에서 회전시키는 스테이터부를 구비한다.
상기 기판 유지부는, 척 지지부와, 상기 척 지지부에 지지되는 적어도 3개의 척 부재를 구비한다. 상기 적어도 3개의 척 부재는, 상기 척 지지부에 고정되는 적어도 1개의 고정 척 부재와, 척 위치와 언척 위치의 사이에서 위치가 변경 가능한 적어도 1개의 가동 척 부재를 포함한다. 상기 기판이 상기 기판 유지부에 유지될 때에, 상기 기판의 외연부를 유지하는 힘이 상기 적어도 1개의 가동 척 부재에 주어진다.
상기 언척킹부는, 맞닿음부와, 상기 맞닿음부를 상기 중심축을 따르는 방향으로 이동하여 상기 적어도 1개의 가동 척 부재에 맞닿게 하여 밂으로써, 상기 적어도 1개의 가동 척 부재의 위치를 상기 척 위치로부터 상기 언척 위치로 변경하는 맞닿음부 이동 기구와, 상기 맞닿음부가 상기 적어도 1개의 가동 척 부재에 맞닿을 때에, 상기 척 지지부의 경사를 방지하는 경사 방지부를 구비한다.
바람직한 일례의 기판 처리 장치에서는, 상기 언척킹부가, 상기 경사 방지부로서, 다른 맞닿음부와, 상기 다른 맞닿음부를 상기 중심축을 따르는 방향으로 이동하여 상기 척 지지부 또는 상기 적어도 1개의 고정 척 부재에 맞닿게 하여 밂으로써, 상기 기판 유지부의 중심축인 유지부 중심축을 상기 기판 회전 기구의 상기 중심축에 평행하게 유지하는 제2 맞닿음부 이동 기구를 구비한다.
이에 따라, 기판 처리 장치에 있어서, 기판의 유지를 해제할 때에 기판을 수평으로 유지할 수 있다.
바람직한 다른 예의 기판 처리 장치에서는, 상기 언척킹부는, 상기 경사 방지부로서, 상기 스테이터부에 대한 상대 위치가 고정된 부위 또는 고정 가능한 부위로서, 상기 맞닿음부가 상기 적어도 1개의 가동 척 부재에 맞닿을 때에, 상기 척 지지부 또는 상기 척 지지부에 대해서 상대 위치가 고정된 부위와 접함으로써, 상기 척 지지부의 경사를 방해하는 경사 방지 부재를 구비한다.
이에 따라, 기판 처리 장치에 있어서, 기판의 유지를 해제할 때에 기판의 경사를 억제할 수 있다.
바람직하게는, 상기 언척킹부는, 상기 기판이 상기 기판 유지부와 함께 회전할 때에, 상기 경사 방지 부재를, 회전하는 부위로부터 퇴피시키는 퇴피 기구를 더 구비한다.
상술의 목적 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 이하에 행하는 본 발명의 상세한 설명에 의해 명확해진다.
도 1은 일실시 형태에 관련된 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 상부 노즐의 저면도이다.
도 3은 기액 공급부 및 기액 배출부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 기판 처리 장치에 있어서의 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 6은 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 7은 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 8은 가동 척 부재 및 제1 척킹 자성체를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 9는 기판 유지부 및 언척킹부를 나타내는 평면도이다.
도 10은 가동 척 부재 및 그 주변을 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 11은 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 12a는 가동 척 부재를 나타내는 도면이다.
도 12b는 가동 척 부재를 나타내는 도면이다.
도 13은 고정 척 부재 및 제2 밀어올림 기구를 나타내는 종단면도이다.
도 14는 제1 및 제2 척킹 자성체의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 제1 및 제2 척킹 자성체의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 언척킹부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 17은 언척킹부의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 18a는 기판을 척킹하는 기구의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 18b는 기판을 척킹하는 기구의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 18c는 기판을 척킹하는 기구의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 18d는 기판을 척킹하는 기구의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 19는 기판을 척킹하는 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 기판을 척킹하는 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 21a는 기판을 척킹하는 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 21b는 기판을 척킹하는 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 22a는 기판을 척킹하는 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 22b는 기판을 척킹하는 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 23a는 기판을 척킹하는 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 23b는 기판을 척킹하는 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 24는 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 25는 기판 유지부 및 언척킹부를 나타내는 평면도이다.
도 26a는 가동 척 부재 및 그 주변을 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 26b는 가동 척 부재 및 그 주변을 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 27은 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 28은 경사 방지 부재의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1은, 본 발명의 일실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치(1)를 나타내는 단면도이다. 기판 처리 장치(1)는, 대략 원판상의 반도체 기판(9)(이하, 간단히 「기판(9)」이라고 한다)에 처리액을 공급하여 기판(9)을 1매씩 처리하는 매엽식의 장치이다. 본 실시의 형태에서는, 기판 처리 장치(1)에 있어서, 직경 300mm의 대략 원판상의 기판(9)에 처리가 행해진다. 도 1에서는, 기판 처리 장치(1)의 일부 구성의 단면에는, 평행 사선의 부여를 생략하고 있다(다른 단면도에 있어서도 동일하다).
기판 처리 장치(1)는, 챔버(12)와, 차단판(123)과, 챔버 개폐 기구(131)와, 기판 유지부(14)와, 기판 회전 기구(15)와, 액받이부(16)와, 커버(17)를 구비한다. 커버(17)는, 챔버(12)의 상방 및 측방을 덮는다.
챔버(12)는, 챔버 본체(121)와, 챔버 뚜껑부(122)를 구비한다. 챔버(12)는, 상하 방향을 향하는 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원통형이다. 챔버 본체(121)는, 챔버 저부(210)와, 챔버 측벽부(214)를 구비한다. 챔버 저부(210)는, 대략 원판상의 중앙부(211)와, 중앙부(211)의 외연부로부터 하방으로 퍼지는 대략 원통형의 내측벽부(212)와, 내측벽부(212)의 하단으로부터 직경 방향 외방으로 확대되는 대략 원환판상의 환상 저부(213)와, 환상 저부(213)의 외연부로부터 상방으로 확대되는 대략 원통형의 외측벽부(215)와, 외측벽부(215)의 상단부로부터 직경 방향 외방으로 확대되는 대략 원환판상의 베이스부(216)를 구비한다.
챔버 측벽부(214)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 환상이다. 챔버 측벽부(214)는, 베이스부(216)의 내연부로부터 상방으로 돌출된다. 챔버 측벽부(214)를 형성하는 부재는, 후술하는 바와 같이, 액받이부(16)의 일부를 겸한다. 이하의 설명에서는, 챔버 측벽부(214)와 외측벽부(215)와 환상 저부(213)와 내측 벽부(212)와 중앙부(211)의 외연부에 둘러싸인 공간을 하부 환상 공간(217)이라고 한다.
기판 유지부(14)에 기판(9)이 유지된 경우, 기판(9)의 하면(92)은, 챔버 저부(210)의 중앙부(211)의 상면과 대향한다. 이하의 설명에서는, 챔버 저부(210)의 중앙부(211)를 「하면 대향부(211)」라고 부른다.
챔버 뚜껑부(122)는 중심축(J1)에 수직인 대략 원판상이며, 챔버(12)의 상부를 포함한다. 챔버 뚜껑부(122)는, 챔버 본체(121)의 상부 개구를 폐색한다. 도 1에서는, 챔버 뚜껑부(122)가 챔버 본체(121)로부터 이격된 상태를 나타낸다. 챔버 뚜껑부(122)가 챔버 본체(121)의 상부 개구를 폐색할 때, 챔버 뚜껑부(122)의 외연부가 챔버 측벽부(214)의 상부와 접한다.
챔버 개폐 기구(131)는, 챔버(12)의 가동부인 챔버 뚜껑부(122)를, 챔버(12)의 다른 부위인 챔버 본체(121)에 대하여 상하 방향으로 상대적으로 이동한다. 챔버 개폐 기구(131)는, 챔버 뚜껑부(122)를 승강하는 뚜껑부 승강 기구이다. 챔버 개폐 기구(131)에 의해 챔버 뚜껑부(122)가 상하 방향으로 이동할 때, 차단판(123)도 챔버 뚜껑부(122)와 함께 상하 방향으로 이동한다. 즉, 챔버 개폐 기구(131)는, 차단판 승강 기구이기도 하다. 챔버 뚜껑부(122)가 챔버 본체(121)와 접하여 상부 개구를 폐색하고, 또한, 챔버 뚜껑부(122)가 챔버 본체(121)를 향해서 가압됨으로써, 챔버(12) 내에 밀폐된 내부 공간인 챔버 공간(120)(도 6 참조)이 형성된다. 환언하면, 챔버 뚜껑부(122)에 의해 챔버 본체(121)의 상부 개구가 폐색됨으로써, 챔버 공간(120)이 밀폐된다. 챔버 뚜껑부(122) 및 챔버 본체(121)는, 밀폐 상태의 챔버 공간(120)을 형성하는 밀폐 공간 형성부이다.
기판 유지부(14)는, 챔버 공간(120)에 배치되고, 기판(9)을 수평 상태로 유지한다. 즉, 기판(9)은, 미세 패턴이 형성된 한쪽의 주면(91)(이하, 「상면(91)」이라고 한다)을 중심축(J1)에 수직으로 상측을 향하는 상태에서 기판 유지부(14)에 의해 유지된다. 기판 유지부(14)는, 척 지지부(411)와, 복수의 척 부재를 가진다. 척 지지부(411)는 중심축(J1)을 중심으로 하는 환상이고 또한 판상이다. 복수의 척 부재는 척 지지부(411) 상에 지지된다. 척 부재의 상세는 후술한다.
차단판(123)은, 중심축(J1)에 수직인 대략 원판상이다. 차단판(123)은, 챔버 뚜껑부(122)의 하방, 또한, 기판 유지부(14)의 상방에 배치된다. 차단판(123)은 중앙에 개구를 가진다. 기판(9)이 기판 유지부(14)에 지지되면, 기판(9)의 상면(91)은, 중심축(J1)에 수직인 차단판(123)의 하면과 대향한다. 차단판(123)의 직경은, 기판(9)의 직경보다도 크고, 차단판(123)의 외주연은, 기판(9)의 외주연보다도 전둘레에 걸쳐 직경 방향 외측에 위치한다.
도 1에 나타내는 상태에 있어서, 차단판(123)은, 챔버 뚜껑부(122)에 의해 매달리도록 지지된다. 챔버 뚜껑부(122)는, 중앙부에 대략 환상의 플레이트 유지부(222)를 가진다. 플레이트 유지부(222)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원통형의 통부(223)와, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원판상의 플랜지부(224)를 구비한다. 플랜지부(224)는, 통부(223)의 하단으로부터 직경 방향 내방으로 확대된다.
차단판(123)은, 환상의 피유지부(237)를 구비한다. 피유지부(237)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원통형의 통부(238)와, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원판상의 플랜지부(239)를 구비한다. 통부(238)는, 차단판(123)의 상면으로부터 상방으로 확대된다. 플랜지부(239)는, 통부(238)의 상단으로부터 직경 방향 외방으로 확대된다. 통부(238)는, 플레이트 유지부(222)의 통부(223)의 직경 방향 내측에 위치한다. 플랜지부(239)는, 플레이트 유지부(222)의 플랜지부(224)의 상방에 위치하고, 플랜지부(224)와 상하 방향으로 대향한다. 피유지부(237)의 플랜지부(239)의 하면이, 플레이트 유지부(222)의 플랜지부(224)의 상면에 접함으로써, 차단판(123)이, 챔버 뚜껑부(122)로부터 매달리도록 챔버 뚜껑부(122)에 지지된다.
차단판(123)의 외연부의 하면에는, 복수의 제1 걸어맞춤부(241)가 둘레방향으로 배열된다. 척 지지부(411)의 상면에는, 복수의 제2 걸어맞춤부(242)가 둘레방향으로 배열된다. 이들 걸어맞춤부는 3쌍 이상 설치되는 것이 바람직하고, 본 실시의 형태에서는 4쌍 설치된다. 제1 걸어맞춤부(241)의 하부에는 상방을 향해 움푹 패인 오목부가 설치된다. 제2 걸어맞춤부(242)는 척 지지부(411)로부터 상방을 향해 돌출한다. 제1 걸어맞춤부(241) 및 제2 걸어맞춤부(242)는, 후술의 척 부재와 둘레방향에 있어서 상이한 위치에 배치된다.
기판 회전 기구(15)는, 이른바 중공 모터이며, 기판 유지부(14)를 기판(9)에 수직인 중심축(J1)을 중심으로 하여 회전한다. 기판 회전 기구(15)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 환상의 스테이터부(151)와, 환상의 로터부(152)를 구비한다. 로터부(152)는, 대략 원환상의 영구자석을 포함한다. 영구자석의 표면은, PTFE 수지로 몰드된다. 로터부(152)는, 챔버(12) 내에 있어서 하부 환상 공간(217) 내에 배치된다. 척 지지부(411)는, 로터부(152)의 상방에 배치된다. 척 지지부(411)는 접속 부재를 통하여 로터부(152)에 부착된다.
스테이터부(151)는, 챔버(12) 외에 있어서 로터부(152)의 주위, 즉, 직경 방향 외측에 배치된다. 본 실시의 형태에서, 스테이터부(151)는, 챔버 저부(210)의 외측벽부(215) 및 베이스부(216)에 고정되고, 액받이부(16)의 하방에 위치한다. 스테이터부(151)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 둘레방향으로 배열된 복수의 코일을 포함한다.
스테이터부(151)에 전류가 공급됨으로써, 스테이터부(151)와 로터부(152)의 사이에, 중심축(J1)을 중심으로 하는 회전력이 발생한다. 이에 따라, 로터부(152)가, 중심축(J1)을 중심으로 하여 수평 상태로 회전한다. 스테이터부(151)와 로터부(152)의 사이에 작용하는 자력에 의해, 로터부(152)는, 챔버(12) 내에 있어서 직접적으로나 간접적으로도 챔버(12)에 접촉하지 않고 부유하고, 중심축(J1)을 중심으로 하여 기판(9)을 기판 유지부(14)와 함께 부유 상태에서 회전한다.
액받이부(16)는, 컵부(161)와, 컵부 이동 기구(162)와, 컵 대향부(163)를 구비한다. 컵부(161)는 중심축(J1)을 중심으로 하는 환상이며, 챔버(12)의 직경 방향 외측에 전주에 걸쳐 위치한다. 컵부 이동 기구(162)는 컵부(161)를 상하 방향으로 이동한다. 컵부 이동 기구(162)는, 컵부(161)의 직경 방향 외측에 배치된다. 컵부 이동 기구(162)는, 상술의 챔버 개폐 기구(131)와 둘레방향으로 상이한 위치에 배치된다. 컵 대향부(163)는, 컵부(161)의 하방에 위치하고, 컵부(161)와 상하 방향으로 대향한다. 컵 대향부(163)는, 챔버 측벽부(214)를 형성하는 부재의 일부이다. 컵 대향부(163)는, 챔버 측벽부(214)의 직경 방향 외측에 위치하는 환상의 액받이 오목부(165)를 가진다.
컵부(161)는, 측벽부(611)와, 상면부(612)와, 벨로즈(617)를 구비한다. 측벽부(611)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원통형이다. 상면부(612)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원환판상이며, 측벽부(611)의 상단부로부터 직경 방향 내방 및 직경 방향 외방으로 확대된다. 측벽부(611)의 하부는, 컵 대향부(163)의 액받이 오목부(165) 내에 위치한다.
벨로즈(617)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원통형이며, 상하 방향으로 신축 가능하다. 벨로즈(617)는, 측벽부(611)의 직경 방향 외측에 있어서, 측벽부(611)의 주위에 전체둘레에 걸쳐 설치된다. 벨로즈(617)는, 기체나 액체를 통과시키지 않는 재료로 형성된다. 벨로즈(617)의 상단부는, 상면부(612)의 외연부의 하면에 전체둘레에 걸쳐 접속된다. 환언하면, 벨로즈(617)의 상단부는, 상면부(612)를 통하여 측벽부(611)에 간접적으로 접속된다. 벨로즈(617)와 상면부(612)의 접속부는 시일되어 있어, 기체나 액체의 통과가 방지된다. 벨로즈(617)의 하단부는, 컵 대향부(163)를 통하여 챔버 본체(121)에 간접적으로 접속된다. 벨로즈(617)의 하단부와 컵 대향부(163)의 접속부에서도, 기체나 액체의 통과가 방지된다.
챔버 뚜껑부(122)의 중앙에는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원주상의 상부 노즐(181) 이 부착된다. 상부 노즐(181)은, 기판(9)의 상면(91)의 중앙부에 대향하여 챔버 뚜껑부(122)에 고정된다. 상부 노즐(181)은, 차단판(123)의 중앙의 개구에 삽입 가능하다. 챔버 저부(210)의 하면 대향부(211)의 중앙에는, 하부 노즐(182)이 부착된다. 하부 노즐(182)은, 중앙에 액 토출구를 가지고, 기판(9)의 하면(92)의 중앙부와 대향한다. 하면 대향부(211)에는, 복수의 가열 가스 공급 노즐(180)이 더 부착된다. 복수의 가열 가스 공급 노즐(180)은, 예를 들면, 중심축(J1)을 중심으로 하는 둘레방향으로 등각도 간격으로 배치된다.
도 2는, 상부 노즐(181)의 저면도이다. 상부 노즐(181)의 저면(181a)은, 중심축(J1)을 중심으로 하는 대략 원형이다. 저면(181a)에는, 액체를 토출하는 복수의 토출구(188)가 형성된다. 복수의 토출구(188)는, 저면(181a)의 중앙(즉, 대략 중심축(J1) 상)에 배치되는 중심 토출구(188a)와, 중심 토출구(188a)의 주위에 배치되는 복수의 주변 토출구(188b)를 포함한다. 복수의 주변 토출구(188b)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 1개의 원주상에 등각도 간격으로 배치된다. 도 2에 나타내는 예에서는, 2개의 주변 토출구(188b)가, 중심축(J1)을 중심으로 하는 둘레방향으로 180° 간격으로 배치된다.
도 3은, 기판 처리 장치(1)가 구비하는 기액 공급부(18) 및 기액 배출부(19)를 나타내는 블록도이다. 기액 공급부(18)는, 상술의 상부 노즐(181), 하부 노즐(182) 및 가열 가스 공급 노즐(180)에 추가하여, 약액 공급부(183)와, 순수 공급부(184)와, IPA 공급부(185)와, 가열 가스 공급부(187)를 구비한다.
약액 공급부(183)는, 밸브를 통하여 상부 노즐(181)에 접속된다. 순수 공급부(184) 및 IPA 공급부(185)는 각각 밸브를 통하여 상부 노즐(181)에 접속된다. 하부 노즐(182)은, 밸브를 통하여 순수 공급부(184)에 접속된다. 복수의 가열 가스 공급 노즐(180)은, 밸브를 통하여 가열 가스 공급부(187)에 접속된다.
액받이부(16)의 액받이 오목부(165)에 접속되는 제1 배출로(191)는, 기액 분리부(193)에 접속된다. 기액 분리부(193)는, 외측 배기부(194), 약액 회수부(195) 및 배액부(196)에 각각 밸브를 통하여 접속된다. 챔버(12)의 챔버 저부(210)에 접속되는 제2 배출로(192)는, 기액 분리부(197)에 접속된다. 기액 분리부(197)는, 내측 배기부(198) 및 배액부(199)에 각각 밸브를 통하여 접속된다. 기액 공급부(18) 및 기액 배출부(19)의 각 구성은, 제어부(10)에 의해 제어된다. 챔버 개폐 기구(131), 기판 회전 기구(15) 및 컵부 이동 기구(162)(도 1 참조)도 제어부(10)에 의해 제어된다.
약액 공급부(183)로부터 상부 노즐(181)에 공급된 약액은, 상부 노즐(181)의 중심 토출구(188a)(도 2 참조)로부터 기판(9)의 상면(91)의 중앙부를 향해서 토출된다. 약액 공급부(183)로부터 상부 노즐(181)을 통하여 기판(9)에 공급되는 약액은, 예를 들면, 화학 반응을 이용해 기판을 처리하는 처리액이며, 불화수소산이나 수산화 테트라메틸암모늄 수용액 등의 에칭액이다.
순수 공급부(184)는, 상부 노즐(181) 및 하부 노즐(182)을 통하여 기판(9)에 순수(DIW：deionized water)를 공급한다. 순수 공급부(184)로부터 상부 노즐(181)에 공급된 순수는, 상부 노즐(181)의 복수의 토출구(188)(즉, 중심 토출구(188a) 및 주변 토출구(188b))로부터, 기판(9)의 상면(91)의 중앙부를 향해서, 상면(91)에 대략 수직인 토출 방향으로 토출된다. 순수 공급부(184)로부터 하부 노즐(182)에 공급된 순수는, 하부 노즐(182)의 토출구로부터 기판(9)의 하면(92)의 중앙부를 향해서 토출된다.
IPA 공급부(185)로부터 상부 노즐(181)에 공급된 이소프로필알코올(IPA)은, 상부 노즐(181)의 중심 토출구(188a)로부터 기판(9)의 상면(91)의 중앙부를 향해서 토출된다. 기판 처리 장치(1)에서는, 상술의 처리액(상기 약액, 순수 및 IPA) 이외의 처리액을 공급하는 처리액 공급부가 설치되어도 된다.
가열 가스 공급부(187)는, 복수의 가열 가스 공급 노즐(180)을 통하여 기판(9)의 하면(92)에 가열한 가스(예를 들면, 고온의 불활성 가스)를 공급한다. 본 실시의 형태에서는, 가열 가스 공급부(187)에서 이용되는 가스는 질소(N2) 가스인데, 질소 가스 이외여도 된다. 또한, 가열 가스 공급부(187)에 있어서 가열한 불활성 가스를 이용하는 경우에는, 기판 처리 장치(1)에 있어서의 방폭 대책은 간소화 가능 또는 불필요하다. 기판 처리 장치(1)의 기판 회전 기구(15)는 중공 모터, 특히, 중앙에 큰 개구를 가지는 로터 부유형의 모터이므로, 기판(9)의 하방에 다양한 노즐이나 히터를 용이하게 설치할 수 있다.
도 4는, 기판 처리 장치(1)에 있어서의 기판(9)의 처리의 흐름을 나타내는 도면이다. 기판 처리 장치(1)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 챔버 뚜껑부(122)가 챔버 본체(121)로부터 이격하여 상방에 위치하고, 컵부(161)가 챔버 뚜껑부(122)로부터 이격하여 하방에 위치하는 상태에서, 기판(9)이 외부의 반송 기구에 의해 챔버(12) 내에 반입되어, 기판 유지부(14)에 의해 하측으로부터 지지된다(단계 S11). 이하, 도 1에 나타내는 챔버(12) 및 컵부(161)의 상태를 「오픈 상태」라고 부른다. 챔버 뚜껑부(122)와 챔버 측벽부(214)의 사이의 개구는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 환상이며, 이하, 「환상 개구(81)」라고 한다. 기판 처리 장치(1)에서는, 챔버 뚜껑부(122)가 챔버 본체(121)로부터 이격함으로써, 기판(9)의 주위(즉, 직경 방향 외측)에 환상 개구(81)가 형성된다. 단계 S11에서, 기판(9)은 환상 개구(81)를 통하여 반입된다.
기판(9)이 반입되면, 컵부(161)가, 도 1에 나타내는 위치로부터 도 5에 나타내는 위치까지 상승하고, 환상 개구(81)의 직경 방향 외측으로 전체둘레에 걸쳐 위치한다. 이하의 설명에서는, 도 5에 나타내는 챔버(12) 및 컵부(161)의 상태를 「제1 밀폐 상태」라고 한다. 또한, 도 5에 나타내는 컵부(161)의 위치를 「액받이 위치」라고 하고, 도 1에 나타내는 컵부(161)의 위치를 「퇴피 위치」라고 한다. 컵부 이동 기구(162)는, 컵부(161)를, 환상 개구(81)의 직경 방향 외측의 액받이 위치와, 액받이 위치보다도 하방의 퇴피 위치의 사이에서 상하 방향으로 이동한다.
액받이 위치에 위치하는 컵부(161)에서는, 측벽부(611)가, 환상 개구(81)와 직경 방향으로 대향한다. 또한, 상면부(612)의 내연부의 상면이, 챔버 뚜껑부(122)의 외연부 하단의 립 시일(232)에 전체둘레에 걸쳐 접한다. 챔버 뚜껑부(122)와 컵부(161)의 상면부(612)의 사이에는, 기체나 액체의 통과를 방지하는 시일부가 형성된다. 이에 따라, 챔버 본체(121), 챔버 뚜껑부(122), 컵부(161) 및 컵 대향부(163)에 의해 둘러싸이는 밀폐된 공간(이하, 「확대 밀폐 공간(100)」이라고 한다)이 형성된다. 확대 밀폐 공간(100)은, 챔버 뚜껑부(122)와 챔버 본체(121) 사이의 챔버 공간(120)과, 컵부(161)와 컵 대향부(163)에 둘러싸이는 측방 공간(160)이, 환상 개구(81)를 통하여 연통함으로써 형성된 1개의 공간이다.
제1 밀폐 상태에서는, 차단판(123)에 설치된 제1 척킹 자성체(441)로부터 받는 힘을 이용하여 기판(9)이 기판 유지부(14)에 유지된다. 기판(9)을 유지하는 기구에 대해서는 후술한다. 차단판(123)의 하면, 및, 척 지지부(411) 상에는, 상하 방향으로 대향하는 복수쌍의 자석(도시 생략)이 설치된다. 이하, 각 쌍의 자석을 「자석쌍」이라고도 한다. 기판 처리 장치(1)에서는, 복수의 자석쌍이, 둘레방향에 있어서 등각도 간격으로 배치된다. 제1 걸어맞춤부(241)와 제2 걸어맞춤부(242)가 걸어맞추는 상태에서는, 자석쌍의 사이에 작용하는 자력(끄는 힘)에 의해, 차단판(123)에 하향의 힘이 작용한다.
제1 밀폐 상태에서는, 피유지부(237)의 플랜지부(239)가, 플레이트 유지부(222)의 플랜지부(224)의 상방에 이격해 있고, 플레이트 유지부(222)와 피유지부(237)는 접촉하지 않는다. 환언하면, 플레이트 유지부(222)에 의한 차단판(123)의 유지가 해제되어 있다. 이 때문에, 차단판(123)은, 챔버 뚜껑부(122)로부터 독립하여, 기판 유지부(14) 및 기판 유지부(14)에 유지된 기판(9)과 함께, 기판 회전 기구(15)에 의해 회전한다.
또한, 제1 밀폐 상태에서는, 제1 걸어맞춤부(241)의 하부의 오목부에 제2 걸어맞춤부(242)가 끼워짐으로써, 차단판(123)은, 중심축(J1)을 중심으로 하는 둘레방향에 있어서 척 지지부(411)와 결어맞춰진다. 환언하면, 제1 걸어맞춤부(241) 및 제2 걸어맞춤부(242)는, 차단판(123)의 기판 유지부(14)에 대한 회전 방향에 있어서의 상대 위치를 규제하는 (즉, 둘레방향에 있어서의 상대 위치를 고정하는) 위치 규제 부재이다. 챔버 뚜껑부(122)가 하강할 때는, 제1 걸어맞춤부(241)와 제2 걸어맞춤부(242)가 걸어맞춰지도록, 기판 회전 기구(15)에 의해 척 지지부(411)의 회전 위치가 제어된다.
계속하여, 기판 회전 기구(15)에 의해 일정한 회전수(비교적 낮은 회전수이며, 이하, 「정상 회전수」라고 한다)에서의 기판(9)의 회전이 개시된다. 다음에, 회전하는 기판(9)의 하면(92)을 향해서, 복수의 가열 가스 공급 노즐(180)로부터, 가열한 가스가 분출됨과 더불어, 외측 배기부(194)에 의한 확대 밀폐 공간(100) 내의 가스의 배출이 개시된다. 이에 따라, 기판(9)이 가열된다. 그리고, 상부 노즐(181)의 중심 토출구(188a)(도 2 참조)로부터, 회전하는 기판(9)의 상면(91)의 중앙부를 향해서 약액의 공급이 개시된다(단계 S12). 기판(9)의 상면(91)으로의 약액 토출은, 기판(9)의 중앙부에서만 행해지고, 중앙부 이외의 부위에는 행해지지 않는다. 상부 노즐(181)로부터의 약액은, 회전하는 기판(9)의 상면(91)에 연속적으로 공급된다. 상면(91) 상의 약액은, 기판(9)의 회전에 의해 기판(9)의 외주부로 확산되고, 상면(91) 전체가 약액에 의해 피복된다.
상부 노즐(181)로부터의 약액의 공급 중은, 가열 가스 공급 노즐(180)로부터의 가열 가스의 분출도 계속된다. 이에 따라, 기판(9)을 대략 원하는 온도로 가열하면서, 약액에 의한 상면(91)에 대한 에칭이 행해진다. 그 결과, 기판(9)에 대한 약액 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다. 차단판(123)의 하면은 기판(9)의 상면(91)에 근접해 있으므로, 기판(9)에 대한 에칭은, 차단판(123)의 하면과 기판(9)의 상면(91)의 사이의 매우 좁은 공간에 있어서 행해진다.
확대 밀폐 공간(100)에서는, 회전하는 기판(9)의 상면(91)으로부터 비산하는 약액이, 환상 개구(81)를 통하여 컵부(161)에서 받아져, 액받이 오목부(165)로 이끌린다. 액받이 오목부(165)로 이끌린 약액은, 도 3에 나타내는 제1 배출로(191)를 통하여 기액 분리부(193)에 유입된다. 약액 회수부(195)에서는, 기액 분리부(193)로부터 약액이 회수되어, 필터 등을 통하여 약액으로부터 불순물 등이 제거된 후, 재이용된다.
상부 노즐(181)로부터의 약액의 공급 개시부터 소정 시간(예를 들면, 60~120초) 경과하면, 상부 노즐(181)로부터의 약액의 공급, 및, 가열 가스 공급 노즐(180)로부터의 가열 가스의 공급이 정지된다. 그리고, 기판 회전 기구(15)에 의해, 소정 시간(예를 들면, 1~3초)만큼 기판(9)의 회전수가 정상 회전수보다도 높게 되어, 기판(9)으로부터 약액이 제거된다.
계속하여, 챔버 뚜껑부(122)와 컵부(161)가 접한 상태인 채 챔버 뚜껑부(122) 및 컵부(161)가 하방으로 이동한다. 그리고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 챔버 뚜껑부(122)의 외연부 하단의 립 시일(231)이, 챔버 측벽부(214)의 상부와 접함으로써, 환상 개구(81)가 닫혀져, 챔버 공간(120)이, 측방 공간(160)과 격절된 상태로 밀폐된다. 컵부(161)는, 도 1과 마찬가지로, 퇴피 위치에 위치한다. 이하, 도 6에 나타내는 챔버(12) 및 컵부(161)의 상태를 「제2 밀폐 상태」라고 한다. 제2 밀폐 상태에서, 기판(9)은, 챔버(12)의 내벽과 직접 대향하고, 이들 사이에 다른 액받이부는 존재하지 않는다.
제2 밀폐 상태에서도, 제1 밀폐 상태와 마찬가지로, 기판(9)은 제1 척킹 자성체(441)에 의한 힘에 의해 기판 유지부(14)에 의해 유지된다. 또한, 플레이트 유지부(222)에 의한 차단판(123)의 유지가 해제되고 있어, 차단판(123)은, 챔버 뚜껑부(122)로부터 독립하여, 기판 유지부(14) 및 기판(9)과 함께 회전한다.
챔버 공간(120)이 밀폐되면, 외측 배기부(194)(도 3 참조)에 의한 가스의 배출이 정지됨과 더불어, 내측 배기부(198)에 의한 챔버 공간(120) 내의 가스의 배출이 개시된다. 그리고, 기판(9)에의 순수의 공급이, 순수 공급부(184)에 의해 개시된다(단계 S13).
순수 공급부(184)로부터의 순수는, 상부 노즐(181)의 복수의 토출구(188)(도 2 참조)로부터 기판(9)의 상면(91)의 중앙부에 연속적으로 공급된다. 또한, 순수 공급부(184)로부터의 순수는, 하부 노즐(182)로부터 기판(9)의 하면(92)의 중앙부에도 연속적으로 공급된다. 상부 노즐(181) 및 하부 노즐(182)로부터 토출되는 순수는, 세정액으로서 기판(9)에 공급된다.
순수는, 도 6에 나타내는 기판(9)의 회전에 의해 상면(91) 및 하면(92)의 외주부로 확산되고, 기판(9)의 외주연으로부터 외측으로 비산한다. 기판(9)으로부터 비산하는 순수는, 챔버(12)의 내벽(즉, 챔버 뚜껑부(122) 및 챔버 측벽부(214)의 내벽)에서 받아져, 도 3에 나타내는 제2 배출로(192), 기액 분리부(197) 및 배액부(199)를 통하여 폐기된다(후술하는 기판(9)의 건조 처리에 있어서도 동일). 이에 따라, 챔버 공간(120)에 있어서, 순수에 의한 기판(9)에 대한 세정 처리와 함께, 챔버(12) 내의 세정도 실질적으로 행해진다.
순수의 공급 개시부터 소정 시간 경과하면, 순수 공급부(184)로부터의 순수의 공급이 정지된다. 그리고, 복수의 가열 가스 공급 노즐(180)로부터, 기판(9)의 하면(92)을 향해서, 가열한 가스가 분출된다. 이에 따라, 기판(9)이 가열된다.
계속하여, 상부 노즐(181)로부터 기판(9)의 상면(91) 상에 IPA가 공급되어, 상면(91) 상에 있어서 순수가 IPA로 치환된다(단계 S14). IPA의 공급 개시부터 소정 시간 경과하면, IPA 공급부(185)로부터의 IPA의 공급이 정지된다. 그 후, 가열 가스 공급 노즐(180)로부터의 가열 가스의 분출이 계속된 상태에서, 기판(9)의 회전수가 정상 회전수보다도 충분히 높아진다. 이에 따라, IPA가 기판(9) 상으로부터 제거되어, 기판(9)의 건조 처리가 행해진다(단계 S15). 기판(9)의 건조 개시부터 소정 시간 경과하면, 기판(9)의 회전이 정지한다. 기판(9)의 건조 처리는, 내측 배기부(198)에 의해 챔버 공간(120)이 감압되어, 대기압보다도 낮은 감압 분위기에서 행해져도 된다.
그 후, 챔버 뚜껑부(122)와 차단판(123)이 상승하여, 도 1에 나타내는 바와 같이, 챔버(12)가 오픈 상태로 된다. 단계 S15에서는, 차단판(123)이 기판 유지부(14)와 함께 회전하므로, 차단판(123)의 하면에 액체는 거의 잔존하지 않아, 챔버 뚜껑부(122)의 상승시에 차단판(123)으로부터 액체가 기판(9) 상에 낙하하지 않는다. 기판(9)은 외부의 반송 기구에 의해 챔버(12)로부터 반출된다(단계 S16).
다음에, 기판 유지부(14)의 척킹 기구에 대하여 설명한다. 이미 서술한 바와 같이, 기판 유지부(14)는, 척 지지부(411)와, 복수의 척 부재를 가진다. 본 실시의 형태에서는, 척 부재로서, 2개의 가동 척 부재와, 2개의 고정 척 부재가 설치된다. 각 가동 척 부재는 동일한 구조를 가진다. 각 고정 척 부재는 동일한 구조를 가진다.
도 7은, 가동 척 부재(412) 근방에 있어서의 기판 처리 장치(1)의 종단면도이며, 기판(9)이 유지된 상태를 나타낸다. 가동 척 부재(412)는, 척 지지부(411)에 지지되고, 클로부(421)와, 베이스부(422)와, 레버부(423)와, 수하부(424)를 구비한다. 클로부(421)는, 기판(9)에 접한다. 클로부(421)는 베이스부(422) 상에 고정된다. 베이스부(422)는, 회동축(401)을 중심으로 하여 회동 가능하게 지지된다. 회동축(401)의 위치는, 척 지지부(411)에 대하여 상대적으로 고정되어 있다. 회동축(401)은, 중심축(J1)에 대하여 수직이다. 베이스부(422)가 회동함으로써, 클로부(421)는 중심축(J1)을 중심으로 하는 직경 방향으로 이동한다. 레버부(423)는, 베이스부(422)로부터 직경 방향 내방으로 연장된다. 수하부(424)는 베이스부(422)로부터 하방으로 연장된다.
도 8은, 가동 척 부재(412) 및 제1 척킹 자성체(441)를 확대하여 나타내는 도면이다. 베이스부(422)에는 제2 척킹 자성체(442)가 부착된다. 차단판(123)이 하강하여 차단판(123)이 기판(9)의 상면에 근접하면, 제1 척킹 자성체(441)와 제2 척킹 자성체(442)가 근접하여, 이들 사이의 자기적 작용에 의해, 가동 척 부재(412)에, 클로부(421)를 직경 방향 내방으로 향하게 하는 힘이 주어진다. 즉, 후술의 고정 척 부재와 함께 기판(9)의 외연부를 유지하는 힘이 가동 척 부재(412)에 주어진다.
제1 척킹 자성체(441)를 차단판(123)에 설치함으로써, 제1 척킹 자성체(441)를 이동하는 기구를 별도 설치할 필요가 없어져, 간단한 구조로 기판(9)의 척킹, 즉, 유지 동작을 실현할 수 있다. 또한, 기판 회전 기구(15)의 로터부(152)가 부유하고 있는 경우에도, 용이하게 척킹을 행할 수 있다. 제1 척킹 자성체(441)는, 차단판(123)으로부터 하방으로 연장되는 부재 상에 설치되므로, 제1 척킹 자성체(441) 및 그 주위의 구조가 기판(9)으로부터 비산되는 처리액의 배출을 방해하는 것이 억제된다.
도 9는, 기판 유지부(14) 및 언척킹부(30)를 나타내는 평면도이다. 척 지지부(411) 상에는, 2개의 가동 척 부재(412)와, 2개의 고정 척 부재(413)가 설치된다. 4개의 척 부재는, 둘레방향으로 등간격으로 배치된다. 도 9에서는, 제1 척킹 자성체(441)가 배치되는 위치를 파선으로 나타내고 있다. 언척킹부(30)는, 제1 밀어올림 기구(31)와, 제2 밀어올림 기구(32)를 포함한다. 도 7에서는, 제1 밀어올림 기구(31)의 일부를 나타낸다.
도 10은, 가동 척 부재(412) 및 그 주변을 확대하여 나타내는 평면도이다. 환상이고 또한 판상의 척 지지부(411)는, 내주로부터 직경 방향 외방을 향해 움푹 패인 영역이 설치된다. 이 움푹 패인 영역 내에 가동 척 부재(412)가 배치된다. 가동 척 부재(412)의 둘레방향 양측에는, 척 지지부(411)의 본체로부터 상방으로 돌출하는 지지부(451)가 설치된다. 양 지지부(451)간에 회동축(401)이 고정된다. 회동축(401)은 가동 척 부재(412)의 베이스부(422)를 관통한다. 이에 따라, 가동 척 부재(412)는 척 지지부(411)에 회동 가능하게 지지된다.
도 7 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 밀어올림 기구(31)는, 제1 맞닿음부(311)와, 제1 맞닿음부 이동 기구(312)를 구비한다. 제1 맞닿음부 이동 기구(312)는, 가이드 부착의 실린더(313)와, 아암(314)을 포함한다. 제1 맞닿음부(311)는 아암(314)의 상단에 부착된다. 챔버 본체(121)의 내측과 외측을 격리하기 위해서, 제1 맞닿음부(311)와 챔버 본체(121)의 저부의 사이에 있어서 아암(314)은 벨로즈(315)에 덮인다. 실린더(313)에 의해, 제1 맞닿음부(311)가 아암(314)과 함께 중심축(J1)에 평행하게 이동하여 상승하면, 가동 척 부재(412)의 레버부(423)에 제1 맞닿음부(311)가 맞닿는다. 제1 맞닿음부(311)는 중심축(J1)을 따르는 방향으로 이동하면, 중심축(J1)에 평행하지 않은 방향으로 이동해도 된다. 제1 맞닿음부(311)가 더욱 상승하여 제1 맞닿음부(311)가 레버부(423)를 밀면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 가동 척 부재(412)가 회동축(401)을 중심으로 회동하여 클로부(421)가 직경 방향 외방으로 이동한다.
이하, 가동 척 부재(412)의 도 7에 나타내는 위치(정확하게는, 회전 위치)를 「척 위치」라고 한다. 가동 척 부재(412)의 도 11에 나타내는 위치를 「언척 위치」라고 한다. 언척킹부(30)의 제1 맞닿음부(311)가 상승하여 레버부(423)를 ala으로써, 가동 척 부재(412)의 위치가 척 위치로부터 언척 위치로 변경된다. 언척킹부(30)에 의해, 기판 유지부(14)에 의한 기판(9)의 유지가 해제된다.
도 12a는, 기판(9)이 유지된 상태의 클로부(421)를 나타내는 도면이다. 도 12b는, 기판(9)의 유지가 해제된 상태를 나타낸다. 클로부(421)는, 직경 방향 외방으로 움푹 패인 오목부(425)를 가진다. 기판(9)의 외연부는, 오목부(425)에 끼워진다. 오목부(425)의 하부는, 하방이고 또한 직경 방향 내방을 향하는 경사면(426)이다. 오목부(425)의 상부는, 미소하게 직경 방향 내방으로 돌출하는 미소 돌기부(427)이다. 도 12b에 나타내는 바와 같이, 가동 척 부재(412)가 언척 위치에 위치하는 경우, 기판(9)은 경사면(426)에 지지되고, 또한, 기판(9)을 들어 올리면, 기판(9)의 외연부는 미소 돌기부(427)의 내단의 내측을 통과할 수 있다.
도 12b에서는, 제1 척킹 자성체(441)가 하강했을 때의 위치를 2점 쇄선으로 나타내고 있다. 가동 척 부재(412)가 척 위치에 위치하고, 또한, 차단판(123)이 기판(9)의 상면에 근접한 상태에서는, 가동 척 부재(412)의 베이스부(422)와 제1 척킹 자성체(441)는 매우 근접한다. 따라서, 가동 척 부재(412)가 언척 위치까지 이동하기 전에 베이스부(422)와 제1 척킹 자성체(441)는 접한다. 가동 척 부재(412)가 제1 척킹 자성체(441)에 접하는 위치까지 기울어진 상태에서, 기판(9)은 오목부(425)로부터 빠져 나갈 수 없다.
환언하면, 가동 척 부재(412)를 척 위치로부터 언척 위치를 향해 위치를 변경시키고자 하면, 기판(9)의 유지가 해제되기 전에 가동 척 부재(412)는 차단판(123)의 제1 척킹 자성체(441)에 접촉한다. 이에 따라, 처리 중에 기판(9)의 유지가 해제되어 버리는 것이, 기계적으로 방지된다. 또한, 차단판(123)이 하강한 상태에 있어서, 가동 척 부재(412)가 움직인 경우에 가동 척 부재(412)와 차단판(123)의 다른 부위가 접함으로써, 유지 해제가 방지되어도 된다.
제1 척킹 자성체(441)가 하강할 때, 자기적 작용에 의해, 제1 척킹 자성체(441)(또는 차단판(123)의 다른 부위)와 베이스부(422)가 접촉하기 전에 가동 척 부재(412)가 척 위치로 이동한다. 물론, 제1 척킹 자성체(441) 등이 베이스부(422)와 슬라이드하도록 하여 가동 척 부재(412)가 제1 척킹 자성체(441)에 밀려도 된다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 가동 척 부재(412)는 수하부(424)를 가진다. 수하부(424)를 설치함으로써, 가동 척 부재(412)의 중심은 회동축(401)보다도 하방에 위치한다. 이 때문에, 기판 유지부(14)가 고속 회전하여 가동 척 부재(412)에 원심력이 작용하면, 도 7에 있어서 시계방향으로 회전하는 힘이 가동 척 부재(412)에 작용한다. 즉, 가동 척 부재(412)에 기판(9)을 유지하는 방향으로 회동시키는 힘이 작용한다. 그 결과, 회전시에 기판(9)을 안정되게 유지할 수 있다.
도 13은, 고정 척 부재(413) 및 제2 밀어올림 기구(32)를 나타내는 종단면도이다. 고정 척 부재(413)는, 척 지지부(411)에 고정되고, 클로부(431)와, 베이스부(432)와, 레버부(433)를 구비한다. 클로부(431)는 가동 척 부재(412)의 것과 동일하다. 베이스부(432)는 척 지지부(411) 상에 고정된다. 클로부(431)는 베이스부(432) 상에 고정된다. 레버부(433)는 베이스부(432)로부터 직경 방향 내방으로 연장된다.
도 13 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 밀어올림 기구(32)는 제1 밀어올림 기구(31)와 동일한 구조를 가진다. 다만, 밀어올림 스트로크는 제1 밀어올림 기구(31)보다도 작다. 제2 밀어올림 기구(32)는, 제2 맞닿음부(321)와, 제2 맞닿음부 이동 기구(322)를 구비한다. 제2 맞닿음부 이동 기구(322)는, 가이드 부착의 실린더(323)와, 아암(324)을 포함한다. 제2 맞닿음부(321)는 아암(324)의 상단에 부착된다. 챔버 본체(121)의 내측과 외측을 격리하기 위해서, 제2 맞닿음부(321)와 챔버 본체(121)의 저부의 사이에 있어서 아암(324)은 벨로즈(325)에 덮인다.
실린더(323)에 의해, 제2 맞닿음부(321)가 아암(324)과 함께 중심축(J1)에 평행하게 이동하여 상승하면, 고정 척 부재(413)의 레버부(433)에 제2 맞닿음부(321)가 맞닿는다. 제2 맞닿음부(321)는 중심축(J1)을 따르는 방향으로 이동하면, 중심축(J1)에 평행하지 않은 방향으로 이동해도 된다. 제2 맞닿음부(321)가 더욱 상승하여 제2 맞닿음부(321)가 레버부(433)를 밀면, 기판 회전 기구(15)의 로터부(152)는 부유 상태이므로, 고정 척 부재(413)는 상승한다. 도 13에서는, 상승 전의 기판(9) 및 로터부(152)를 2점 쇄선으로 표시한다.
고정 척 부재(413)의 상승량은, 가동 척 부재(412)가 제1 밀어올림 기구(31)에 의해 밀려 상승하는 양과 같다. 즉, 가동 척 부재(412)는 제1 밀어올림 기구(31)에 의해 밀려져 경사짐과 더불어 상승한다. 도 11에서는, 상승 전의 기판(9) 및 로터부(152)를 2점 쇄선으로 나타내고 있다. 이 때, 기판(9)이 경사지지 않도록, 동일한 거리만큼 제2 밀어올림 기구(32)는 고정 척 부재(413)를 밀어 올린다. 그 결과, 기판(9)의 수평 자세가 유지되어, 기판(9)을 외부의 반송 장치와 기판 유지부(14)의 사이에서 수도할 때의 신뢰성이 향상된다.
언척킹시는, 기판 유지부(14)의 중심축(이하, 「유지부 중심축」이라고 한다)은 반드시 기판 처리 장치(1)의 중심축(J1), 즉, 기판 회전 기구(15)의 중심축과 일치할 필요는 없다. 제2 밀어올림 기구(32)의 제2 맞닿음부 이동 기구(322)는, 유지부 중심축을 중심축(J1)에 평행하게 유지하는 기능을 가지면 좋다.
도 14는, 제1 척킹 자성체(441) 및 제2 척킹 자성체(442)의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 14의 예에서는, 차단판(123)이 기판(9)의 상면에 근접함으로써 제1 척킹 자성체(441)는, 제2 척킹 자성체(442)의 회동축(401)보다도 아래의 부위에 가까워진다. 그리고, 이들 자성체간에 생기는 흡인력에 의해, 가동 척 부재(412)에 기판(9)을 유지하는 힘이 주어진다. 즉, 클로부(431)를 직경 방향 내방으로 이동시키도록 가동 척 부재(412)를 회전시키는 힘이, 가동 척 부재(412)에 작용한다. 흡인력을 이용하는 경우는, 제1 척킹 자성체(441) 및 제2 척킹 자성체(442)의 한쪽은, 자석이 아니라, 철 등의 자성체여도 된다.
도 15는, 제1 척킹 자성체(441) 및 제2 척킹 자성체(442)의 또 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 15의 예에서는, 차단판(123)이 기판(9)의 상면에 가까워짐으로써 제1 척킹 자성체(441)의 상부는, 제2 척킹 자성체(442)의 회동축(401)보다도 위의 부위에 가까워지고, 제1 척킹 자성체(441)의 하부는, 제2 척킹 자성체(442)의 회동축(401)보다도 아래의 부위에 가까워진다. 그리고, 제1 척킹 자성체(441)의 상부와 제2 척킹 자성체(442)의 상부의 사이에 반발력이 생겨, 제1 척킹 자성체(441)의 하부와 제2 척킹 자성체(442)의 하부의 사이에 흡인력이 생긴다. 이에 따라, 가동 척 부재(412)에 기판(9)을 유지하는 강한 힘이 주어진다.
도 16은, 언척킹부의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 16의 언척킹부(46)는, 기판 유지부(14)의 일부로서 설치된다. 가동 척 부재(412)에는 레버부(423)는 설치되지 않는다. 언척킹부(46)는, 척 지지부(411)에 설치된 제1 언척킹 자성체(461)와, 가동 척 부재(412)에 설치된 제2 언척킹 자성체(462)를 구비한다. 제2 언척킹 자성체(462)는, 수하부(424)에 설치되고, 제1 언척킹 자성체(461)와 제2 언척킹 자성체(462)의 사이에 자기적 작용으로서 반발력이 작용한다. 이에 따라, 가동 척 부재(412)에, 도 16에 있어서의 반시계 방향의 회전력이 작용하여, 가동 척 부재(412)가 언척 위치에 유지된다. 실제로는, 가동 척 부재(412)의 회동을 언척 위치에서 정지시키는 스토퍼가 설치된다.
척킹시의 동작은, 도 8의 경우와 동일한데, 차단판(123)이 하강하기 전은 가동 척 부재(412)는 언척 위치에 유지되어 있으므로, 차단판(123)이 하강했을 때에 제1 척킹 자성체(441)와 가동 척 부재(412)의 베이스부(422)가 간섭하지 않도록, 이들은 직경 방향으로 충분히 떼어진다. 제1 척킹 자성체(441)가 하강하면, 제1 척킹 자성체(441)와 제2 척킹 자성체(442)의 사이의 반발력이, 제1 언척킹 자성체(461)와 제2 언척킹 자성체(462)의 사이의 반발력을 이겨, 가동 척 부재(412)가 회동하여 척 위치에 유지된다.
언척킹은, 제1 언척킹 자성체(461)와 제2 언척킹 자성체(462)의 사이에 생기는 자기적 작용인 흡인력을 이용해 실현되어도 된다. 제1 언척킹 자성체(461)와 제2 언척킹 자성체(462)의 쌍방이 자석일 필요는 없고, 한쪽이 자석이며, 다른쪽이 철 등의 자성체여도 된다. 또한, 제1 언척킹 자성체(461)와 제2 언척킹 자성체(462)의 배치는 다양하게 변경되어도 된다.
언척킹부는, 제1 척킹 자성체(441)와 제2 척킹 자성체(442)가 떨어져 있을 때에, 각 가동 척 부재(412)를 언척 위치에 유지시키는 언척킹력을 가동 척 부재(412)에 작용시키면, 다양한 양태로 설치되어도 된다. 예를 들면, 도 17에 나타내는 바와 같이, 제1 언척킹 자성체(461) 및 제2 언척킹 자성체(462)에 대신해, 척 지지부(411)와 가동 척 부재(412)의 사이에 압축 코일 용수철(463)이 설치되어도 된다. 언척킹부(46)는, 압축 코일 용수철(463)의 복원력을 이용하여, 가동 척 부재(412)의 위치를 언척 위치에 유지한다. 척킹시의 동작은, 도 16의 경우와 동일하다.
언척킹력을 일으키는 자석이나 용수철을 이용함으로써, 기판 유지부(14)에 언척킹부(46)를 용이하게 설치할 수 있다. 용수철에 대신해 고무 등의 다른 탄성체가 이용되어도 된다. 또한, 중력을 이용해 언척킹이 행해져도 된다.
도 18a 내지 도 18d는, 기판(9)의 척킹을 실현하는 다른 예를 나타내는 도면이다. 언척킹부(30)는, 도 9, 도 11, 도 13에 나타내는 것과 동일하다. 기판 처리 장치(1)에서는, 챔버 본체(121) 내에 자성체 이동 기구(47)가 설치된다. 자성체 이동 기구(47)는, 제1 척킹 자성체(441)를 기판 유지부(14)에 장착한다. 가동 척 부재(412)는, 도 8의 경우와 마찬가지로 제2 척킹 자성체(442)를 가진다. 제1 척킹 자성체(441)가 기판 유지부(14)에 장착되면, 제1 척킹 자성체(441)와 제2 척킹 자성체(442)의 사이의 자기적 작용에 의해, 가동 척 부재(412)는 척 위치로 이동한다.
자성체 이동 기구(47)는, 챔버 측벽부(214)의 내주면에 부착된다. 자성체 이동 기구(47)는, 액츄에이터(471)와, 아암(472)을 구비한다. 아암(472)은, 대략 L자형상이며, 상부는 수평 방향으로 연장된다. 아암(472)의 선단에는 제1 척킹 자성체(441)가 재치된다. 액츄에이터(471)는, 아암(472)의 승강 및 회동을 행한다. 척 지지부(411)는, 가동 척 부재(412)의 직경 방향 외측에, 상방으로 돌출하는 돌기(475)를 가지고, 돌기(475)의 직경 방향 외측에, 외주로부터 직경 방향 내방을 향해서 움푹 패인 홈(476)을 가진다.
언척 상태에서는, 제1 척킹 자성체(441)는 아암(472) 상에 위치하고, 아암(472)의 수평 방향으로 연장되는 상부는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 둘레방향으로 대략 평행하다. 척킹시에는, 우선, 액츄에이터(471)가 아암(472)을 회전하고, 도 18b에 나타내는 바와 같이 제1 척킹 자성체(441)가 돌기(475)의 상방으로 이동한다. 제1 척킹 자성체(441)의 하부에는 상방으로 움푹 패인 오목부가 설치된다. 도 18c에 나타내는 바와 같이, 액츄에이터(471)가 아암(472)을 하강하면, 돌기(475)와 제1 척킹 자성체(441)의 오목부가 끼워진다.
제1 척킹 자성체(441)가 척 지지부(411) 상에 장착되면, 제1 척킹 자성체(441)와 제2 척킹 자성체(442)의 사이의 자기적 작용에 의해, 가동 척 부재(412)에, 고정 척 부재(413)와 함께 기판(9)의 외연부를 유지하는 힘이 주어진다. 그 결과, 가동 척 부재(412)가 척 위치로 이동함과 더불어, 기판(9)이 유지된다. 액츄에이터(471)는 아암(472)을 더 하강시켜, 도 18d에 나타내는 바와 같이, 아암(472)으로부터 제1 척킹 자성체(441)가 벗어나, 아암(472)의 선단은 홈(476) 내를 통과하여 척 지지부(411)의 하방으로 이동한다.
기판(9)이 처리될 때, 제1 척킹 자성체(441)는 기판 유지부(14) 및 기판(9)과 함께 회전한다. 이에 따라, 기판(9)의 처리 중의 기판(9)의 유지가 유지된다. 자성체 이동 기구(47)를 설치함으로써, 간단한 기판 유지부(14)의 구조로 기판(9)의 유지가 실현된다. 이러한 구조는, 기판 회전 기구(15)에 있어서 로터부(152)가 부유하는 경우에 특히 적합하다.
언척킹시에는, 자성체 이동 기구(47)가 척킹시와는 반대 동작을 행하여 제1 척킹 자성체(441)가 척 지지부(411)로부터 떼어내져 아암(472) 상에 이재된다. 그 후, 도 9에 나타내는 언척킹부(30)의 제1 밀어올림 기구(31) 및 제2 밀어올림 기구(32)가 가동 척 부재(412) 및 고정 척 부재(413)를 밀어올려, 기판(9)의 자세를 수평으로 유지한 채로 기판(9)의 유지가 해제된다.
제1 척킹 자성체(441)의 장착 위치는, 척 지지부(411)에는 한정되지 않고, 척 지지부(411)에 대하여 상대 위치가 고정된 기판 유지부(14)의 다른 위치여도 된다.
자성체 이동 기구(47)가 설치되는 경우에 있어서도, 언척킹부로서, 도 16이나 도 17에 나타내는 것이 이용되어도 된다.
도 19는, 기판(9)의 유지를 실현하는 또 다른 예를 나타내는 도면이다. 제1 척킹 자성체(441)는 척 지지부(411)(척 지지부(411)에 상대 위치가 고정된 위치를 포함한다)에 고정된다. 제2 척킹 자성체(442)는, 도 8과 마찬가지로 가동 척 부재(412)에 설치된다. 언척킹부(30)로부터 힘이 작용하고 있지 않는 동안은, 제1 척킹 자성체(441)와 제2 척킹 자성체(442)의 사이의 자기적 작용에 의해, 가동 척 부재(412)에 고정 척 부재(413)와 함께 기판(9)의 외연부를 유지하는 힘이 주어진다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 가동 척 부재(412)에 기판(9)을 유지하는 힘을 주는 기구는, 용수철(443)에 의해 실현되어도 된다. 도 20의 예에서는, 용수철(443)은 척 지지부(411)와 가동 척 부재(412)의 수하부(424)의 사이에 설치된다. 용수철(443)에 의해 이들의 부위를 근접시키는 힘이 작용한다. 도 19 및 도 20에 나타내는 예에서는, 언척킹에 필요한 힘은 다른 예에 비해 커지지만, 기판(9)을 유지하기 위해서 필요한 구성은 간소화된다. 이상과 같이, 기판(9)이 기판 유지부(14)에 유지될 때에 고정 척 부재(413)와 함께 기판(9)의 외연부를 유지하는 힘을 가동 척 부재(412)에 부여하면, 척킹부는 다양한 구성에 의해 실현되어도 된다. 예를 들면, 용수철(443)에 대신해 고무 등의 다른 탄성체가 이용되어도 된다. 또한, 중력을 이용해 척킹이 행해져도 된다.
도 21a는, 가동 척 부재(412)에 척킹력을 부여하는 척킹부의 다른 예를 간략화하여 나타내는 개략 단면도이다. 도 21b는, 도 21a의 개략 평면도이다. 척킹부(51)에서는, 도 1의 차단판(123)에 대신해 중심축(J1)을 중심으로 하는 링 부재(511)가 설치된다. 링 부재(511)의 하면에는 하방으로 돌출하는 2개의 제1 척킹 자성체(441)와, 2개의 핀(512)이 설치된다. 링 부재(511)는 챔버 뚜껑부(122)(도 1 참조)로부터 독립되어 있고, 반송 로봇에 의해 화살표 516, 517로 나타내는 바와 같이 수평 방향 및 상하 방향으로 이동되어, 척 지지부(411) 상에 재치된다. 제1 척킹 자성체(441) 및 핀(512)은 척 지지부(411) 상의 도시 생략의 돌기에 끼워져, 기판 유지부(14)와 함께 회전한다.
가동 척 부재(412) 및 고정 척 부재(413)에 의해 기판(9)이 유지되는 원리는, 도 1의 경우와 동일하다. 즉, 제1 척킹 자성체(441)가 가동 척 부재(412)의 제2 척킹 자성체(442)에 근접함으로써, 기판(9)이 유지된다. 도 21a 및 도 21b의 경우, 척킹부(51)는, 링 부재(511), 제1 척킹 자성체(441), 제2 척킹 자성체(442) 및 링 부재(511)를 반송하는 로봇에 의해 실현된다. 반송 로봇은, 제1 척킹 자성체(441)를 기판 유지부(14)에 장착하고, 또한, 제1 척킹 자성체(441)를 기판 유지부(14)로부터 떼어내는 자성체 이동 기구이다. 링 부재(511)는, 반송 로봇에 의해 파지되어도 되고, 흡착되어도 된다. 차단판(123)이 설치되지 않기 때문에, 주사형의 노즐로부터 기판(9) 상에 처리액이 공급되어도 된다.
또한, 도 1의 예의 경우는, 척킹부는, 차단판(123), 제1 척킹 자성체(441), 제2 척킹 자성체(442) 및 챔버 개폐 기구(131)에 의해 실현된다. 챔버 개폐 기구(131)는, 자성체 이동 기구로서 기능한다.
도 22a는, 척킹부의 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다. 도 22b는, 도 22a의 개략 평면도이다. 척킹부(52)는, 중심축(J1)을 중심으로 하는 링형상의 제1 척킹 자성체(521)와, 자성체 이동 기구(522)와, 가동 척 부재(412)의 제2 척킹 자성체(442)를 포함한다. 제1 척킹 자성체(521)는, 화살표 526으로 나타내는 바와 같이 자성체 이동 기구(522)에 의해 승강한다. 자성체 이동 기구(522)에는, 실린더나, 모터 및 볼 나사 등의 다양한 기구가 채용 가능하다. 제1 척킹 자성체(521)는 하강해도 기판 유지부(14)와는 접하지 않는다. 기판 유지부(14)가 회전해도 제1 척킹 자성체(521)는 회전하지 않는다.
제1 척킹 자성체(521)가 하강하면, 제1 척킹 자성체(521)와 제2 척킹 자성체(442)는 근접하여, 기판(9)이 유지된다. 제1 척킹 자성체(521)가 상승하면, 제1 척킹 자성체(521)와 제2 척킹 자성체(442)가 이간하여, 기판(9)을 유지하는 힘은 감쇄한다.
제1 척킹 자성체(521)는 링형상이므로, 기판 유지부(14)가 회전해도, 제1 척킹 자성체(521)와 제2 척킹 자성체(442)의 사이의 자기적 작용은 유지된다. 그 결과, 기판(9)의 유지는 유지된다. 이와 같이, 자성체 이동 기구(522)는, 제1 척킹 자성체(521)를 기판 유지부(14)에 근접시키고, 또한, 기판 유지부(14)로부터 이간시키는 것이어도 된다. 척킹부(52)에 의해서도, 간단한 구조로 기판(9)을 유지할 수 있다. 특히, 기판 회전 기구(15)가 부유식의 모터여도, 기판(9)을 유지할 수 있다.
제1 척킹 자성체(521)는, 도 21a의 경우와 마찬가지로, 반송 로봇에 의해 기판 유지부(14)에 근접하는 위치까지 반송되어도 된다. 이 경우, 제1 척킹 자성체(521)는 기판 유지부(14)에 재치되어 기판 유지부(14)와 함께 회전해도 된다.
도 23a는, 척킹부의 또 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다. 도 23b는, 도 23a의 개략 평면도이다. 척킹부(53)에서는, 도 22a 및 도 22b의 것과 비교하여, 제1 척킹 자성체(531)는 2개의 반원호상의 부재이며, 자성체 이동 기구(532)는, 화살표 536으로 표시하는 바와 같이, 2개의 제1 척킹 자성체(531)를 좌우로 이동한다. 다른 구성은, 도 22a 및 도 22b와 동일하다.
2개의 제1 척킹 자성체(531)가 가까워지면, 도 22b와 동일한 중심축(J1)을 중심으로 하는 링형상의 자성체가 된다. 또한, 제1 척킹 자성체(531)는 기판 유지부(14)와는 비접촉이다. 기판 유지부(14)가 회전해도, 제1 척킹 자성체(531)와 제2 척킹 자성체(442)의 사이의 자기적 작용은 유지된다. 그 결과, 가동 척 부재(412)에 의한 기판(9)의 유지는 유지된다. 이와 같이, 자성체 이동 기구(532)는, 제1 척킹 자성체(531)를 기판 유지부(14)에 근접시키고, 또한, 기판 유지부(14)로부터 이간시킨다.
도 21a, 도 22a, 도 23a 중 어느 경우에 있어서나, 제1 척킹 자성체와 제2 척킹 자성체의 적어도 한쪽은 자석이다.
다음에, 언척킹부(30)의 다른 예에 대하여 설명한다. 언척킹부(30) 이외의 구조는, 상기 실시의 형태와 동일하고, 동 부호를 붙인다.
도 24는, 가동 척 부재(412) 근방에 있어서의 기판 처리 장치(1)의 종단면도이며, 기판(9)이 유지된 상태를 나타낸다. 도 25는, 기판 유지부(14) 및 언척킹부(30)를 나타내는 평면도이다. 척 지지부(411) 상에는, 2개의 가동 척 부재(412)와, 2개의 고정 척 부재(413)가 설치된다. 4개의 척 부재는, 둘레방향으로 등간격으로 배치된다. 도 25에서는, 제1 척킹 자성체(441)가 배치되는 위치를 파선으로 나타내고 있다. 언척킹부(30)는, 밀어올림 기구(31)와 2개의 경사 방지부(33)를 포함한다. 도 24에서는, 밀어올림 기구(31)의 일부와 1개의 경사 방지부(33)를 나타낸다.
도 26a는, 가동 척 부재(412) 및 그 주변을 확대하여 나타내는 평면도이다. 환상이고 또한 판상의 척 지지부(411)는, 내주로부터 직경 방향 외방을 향하여 움푹 패인 영역이 설치된다. 이 움푹 패인 영역 내에 가동 척 부재(412)가 배치된다. 가동 척 부재(412)의 둘레방향 양측에는, 척 지지부(411)의 본체로부터 상방으로 돌출하는 지지부(451)가 설치된다. 양 지지부(451)간에 회동축(401)이 고정된다. 회동축(401)은 가동 척 부재(412)의 베이스부(422)를 관통한다. 이에 따라, 가동 척 부재(412)는 척 지지부(411)에 회동 가능하게 지지된다.
고정 척 부재(413)는, 베이스부와 클로부를 가진다. 베이스부는, 척 지지부(411) 상에 고정된다. 클로부의 형상은 가동 척 부재(412)의 클로부(421)와 동일하다.
도 24 및 도 25에 나타내는 바와 같이, 밀어올림 기구(31)는, 맞닿음부(311)와, 맞닿음부 이동 기구(312)를 구비한다. 맞닿음부 이동 기구(312)는, 가이드 부착의 실린더(313)와, 아암(314)을 포함한다. 맞닿음부(311)는 아암(314)의 상단에 부착된다. 챔버 본체(121)의 내측과 외측을 격리하기 위해서, 맞닿음부(311)와 챔버 본체(121)의 저부의 사이에 있어서 아암(314)은 벨로즈(315)에 덮인다.
경사 방지부(33)는, 도 24 및 도 26a에 나타내는 바와 같이, 모터(331)와, 경사 방지 부재(332)를 가진다. 경사 방지 부재(332)는 모터(331)의 샤프트의 상단에 수평으로 부착된다. 도 26a는, 경사 방지 부재(332)가, 중심축(J1)을 중심으로 하는 둘레방향을 향하는 상태를 나타내고, 도 26b는, 경사 방지 부재(332)가, 중심축(Jl)을 중심으로 하는 직경 방향을 향하는 상태를 나타낸다. 경사 방지 부재(332)는 회전하지만, 어느 위치에 있어서나, 경사 방지 부재(332)는, 스테이터부(151)에 대한 상대 위치가 고정 가능하다(위치는, 정지하면 되고, 록될 필요는 없다). 도 26a에서는, 평면에서 본 경우에, 척 지지부(411)와 경사 방지 부재(332)는 겹치지 않고, 도 26b에서는, 경사 방지 부재(332)의 일부가 척 지지부(411)와 겹친다. 경사 방지 부재(332)의 하면은 척 지지부(411)의 상면에 대하여 약간 상방에 위치한다. 기판(9)에 처리가 행해지는 동안은, 경사 방지 부재(332)는 도 26a에 나타내는 방향을 향한다.
기판(9)의 유지가 해제될 때, 우선, 차단판(123)이 상승한다. 이 단계에서는, 가동 척 부재(412)는, 도 24에 나타내는 자세를 유지한다. 한편, 모터(331)에 의해, 경사 방지 부재(332)의 회전 위치가, 도 26a부터 도 26b에 나타내는 위치로 변경된다. 그 후, 실린더(313)에 의해, 맞닿음부(311)가 아암(314)과 함께 중심축(J1)에 평행하게 이동하여 상승하고, 가동 척 부재(412)의 레버부(423)에 맞닿음부(311)가 맞닿는다. 맞닿음부(311)는 중심축(J1)에 따르는 방향으로 이동하는 것이면, 중심축(J1)에 평행하지 않은 방향으로 이동해도 된다. 맞닿음부(311)가 더욱 상승하여 맞닿음부(311)가 레버부(423)를 밀면, 도 27에 나타내는 바와 같이, 가동 척 부재(412)가 회동축(401)을 중심으로 회동하여 클로부(421)가 직경 방향 외방으로 이동한다.
이하, 가동 척 부재(412)의 도 24에 나타내는 위치(정확하게는, 회전 위치)를 「척 위치」라고 한다. 가동 척 부재(412)의 도 27에 나타내는 위치를 「언척 위치」라고 한다. 언척킹부(30)의 맞닿음부(311)가 상승하여 레버부(423)를 밂으로써, 가동 척 부재(412)의 위치가 척 위치로부터 언척 위치로 변경된다.
이미 서술한 바와같이, 로터부(152)는 스테이터부(151)에 의해 부유 상태에서 지지되기 때문에, 로터부(152) 및 기판 유지부(14)는, 상방으로 용이하게 밀어올리는 것이 가능하다. 그러나, 기판 처리 장치(1)에서는, 도 27에 나타내는 바와 같이, 경사 방지 부재(332)와 척 지지부(411)는 상하 방향으로 겹쳐기 때문에, 맞닿음부(311)가 레버부(423)를 밀어올릴 때, 경사 방지 부재(332)와 척 지지부(411)가 맞닿아 기판 유지부(14)의 상승이 방지된다. 이와 같이, 언척킹부(30)의 경사 방지부(33)에 의해, 언척킹시의 척 지지부(411)의 경사, 즉, 기판 유지부(14) 및 기판(9)의 경사가 억제된다. 그 결과, 기판(9)의 수평 자세가 거의 유지되어, 기판(9)을 외부의 반송 장치와 기판 유지부(14)의 사이에서 수도할 때의 신뢰성이 향상된다.
기판(9)이 유지될 때, 반대의 동작이 행해진다. 즉, 가동 척 부재(412)가 언척 위치에 위치하는 상태에서 기판(9)이 가동 척 부재(412) 및 고정 척 부재(413) 상에 재치된다. 맞닿음부(311)는 하강하고, 제1 척킹 자성체(441)도 하강함으로써, 가동 척 부재(412)는 척 위치로 이동한다. 그 후, 경사 방지 부재(332)는 모터(331)에 의해, 도 26a에 나타내는 위치로 되돌려진다. 이와 같이, 모터(331)는, 기판(9)이 기판 유지부(14)와 함께 회전할 때, 경사 방지 부재(332)를, 챔버(12) 내에 있어서 회전하는 부위로부터 퇴피시키는 퇴피 기구이다. 퇴피 기구에 의해, 언척킹시의 기판(9)의 기울기를 방지하면서, 경사 방지 부재(332)가 다른 회전하는 부위와 접촉하는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
도 28은, 경사 방지 부재(332)의 다른 예를 나타내는 도면이다. 경사 방지 부재(332)는, 기판(9)의 처리 중에 반드시 챔버(12) 내에서 회전하는 부위로부터 퇴피할 필요는 없다. 도 28의 예에서는, 경사 방지 부재(332)는 챔버 측벽부(214)에 고정되고, 챔버 측벽부(214)의 내주면으로부터 직경 방향 내방으로 돌출한다. 한편, 로터부(152)와 척 지지부(411)를 접속하는 접속 부재(48)에는, 직경 방향 외방으로 돌출하는 돌출 부재(333)가 부착된다.
복수의 접속 부재(48)는 둘레방향으로 배열되어, 각 접속 부재(48)는 상하로 연장된다. 돌출 부재(333)는, 가동 척 부재(412)에 가까운 접속 부재(48)에 설치된다. 즉, 접속 부재(48)는 환상이 아니고, 접속 부재(48)의 위치에만 존재한다. 바람직하게는, 2이상의 접속 부재(48)에 돌출 부재(333)가 부착된다. 경사 방지 부재(332)는, 기판(9)의 반출입이 행해질 때의 돌출 부재(333)의 상방에 위치하고, 직경 방향에 있어서 경사 방지 부재(332)와 돌출 부재(333)는 나란히 배열된다. 경사 방지 부재(332)와 돌출 부재(333)는 상하 방향으로 근접하는데, 기판(9)의 회전시에 확실하게 접촉하지 않는 거리만큼 떨어져 있다.
도 27과 마찬가지로, 언처킹 동작시에 가동 척 부재(412)의 레버부(423)가 밀어올림 기구(31)에 의해 밀어올려지면, 경사 방지 부재(332)와 돌출 부재(333)가 맞닿아, 기판 유지부(14) 및 기판(9)의 경사가 억제된다. 이에 따라, 기판(9)의 유지를 해제할 때에 기판(9)을 수평으로 유지할 수 있다.
도 14의 기판 처리 장치(1)에 있어서도, 척킹 기구는, 상기 실시의 형태에서 설명한 것처럼 다양하게 변형이 가능하다.
기판 처리 장치(1)에서는, 다양한 변경이 가능하다.
고정 척 부재(413)는, 바람직하게는 적어도 2개 존재한다. 물론, 고정 척 부재(413)의 수는 1개여도 된다. 이 경우, 예를 들면, 기판(9)을 안정되게 유지하기 위해서, 원호상의 가이드나 복수의 클로를 가지는 고정 척 부재(413)가 설치된다. 가동 척 부재(412)는 적어도 1개 존재하면 된다. 고정 척 부재(413) 및 가동 척 부재(412)의 위치는, 기판(9)을 지지할 수 있는 범위 내에서 적절히 결정되어도 된다. 바람직하게는, 고정 척 부재(413)와 가동 척 부재(412)의 수의 합은 3이상이다.
또한, 실제로는, 가동 척 부재(412)의 유지시의 위치는 일정한 위치에 정하는 것이 가능하기 때문에, 모든 척 부재가 가동 척 부재(412)여도 된다. 즉, 척 지지부(411)에 지지되는 척 부재의 수는 적어도 3개이며, 그 중 적어도 1개가 가동 척 부재(412)이다.
가동 척 부재(412)의 회동축(401)은, 중심축(J1)에 평행해도 된다. 이 경우, 예를 들면, (제1) 맞닿음부(311)가 상승함으로써 가동 척 부재(412)와 맞닿고, (제1) 맞닿음부(311)로부터 받는 힘이 가동 척 부재(412)를 수평 방향으로 회동시키는 힘으로 변환된다.
가동 척 부재(412)의 척 위치 및 언척 위치는, 회전 위치 이외에, 직선 이동에 있어서의 위치여도 된다. 어느 경우에나, 가동 척 부재(412)는, 척 위치와 언척 위치의 사이에서 위치가 변경 가능한 상태에서, 척 지지부(411)에 지지된다.
언처킹부(30)의 제1 맞닿음부(311)와 제2 맞닿음부(321)는, 동방향으로 이동하는 것이면, 예를 들면, 하방으로 이동함으로써 언처킹이 행해져도 된다. 이 경우, 언처킹시에 기판(9) 및 기판 유지부(14)는, 수평 상태를 유지하면서 하방으로 내려간다.
제2 밀어올림 기구(32)는, 척 지지부(411)에 맞닿아 척 지지부(411)를 밀어도 된다. 이 경우, 제2 밀어올림 기구(32)의 제2 맞닿음부(321)는, 척 지지부(411)의 고정 척 부재(413) 근방의 부위에 맞닿는 것이 바람직하다. 제2 맞닿음부(321)가 고정 척 부재(413) 또는 그 근방에 맞닿음으로써, 기판 유지부(14)의 자세를 안정되게 유지할 수 있다.
도 24의 언척킹부(30)의 맞닿음부(311)가 하방으로 이동함으로써 언처킹이 행해져도 된다. 이 경우, 언처킹시에, 경사 방지 부재(332)의 상부에 기판 유지부(14) 등의 회전 가능한 부위가 맞닿는다.
경사 방지 부재(332)의 배치나 경사 방지부(33)의 구조는 다양하게 변경되어도 된다. 경사 방지 부재(332)는, 스테이터부(151)에 대한 상대 위치가 고정된 부위이면, 다양한 양태로 설치되어도 된다. 예를 들면, 경사 방지 부재(332)는, 내측 벽부(212)로부터 직경 방향 외방으로 돌출해도 된다. 혹은, 경사 방지 부재(332)는, 챔버(12) 내에 특별히 설치된 부위에 부착되어도 된다.
또한, 경사 방지 부재(332)는, 스테이터부(151)에 대한 상대 위치가 고정 가능한 부위로서 다양한 양태로 설치하는 것도 가능하다. 예를 들면, 퇴피 기구에 의해, 기판 유지부(14)나 로터부(152) 등의 회전하는 부위로부터 직선적으로 경사 방지 부재(332)가 퇴피해도 된다. 경사 방지 부재(332)가 상승 또는 하강함으로써, 경사 방지 부재(332)가 회전하는 부위로부터 퇴피해도 된다. 또한, 경사 방지 부재(332)로서 2개의 소편을 설치하고, 2개의 소편에서 회전하는 부위의 일부를 잡음으로써, 기판 유지부(14) 및 기판(9)의 경사가 억제되어도 된다.
언척킹시에 경사 방지 부재(332)와 접하는 부위도, 척 지지부(411) 또는 척 지지부(411)에 대해서 상대 위치가 고정된 부위이면, 다양하게 변경 가능하다. 예를 들면, 경사 방지 부재(332)는, 로터부(152)와 맞닿아도 된다.
경사 방지 부재(332)의 수는 1개여도 된다. 마찬가지로, 도 28의 돌출 부재(333)의 수도 1개여도 된다. 경사 방지 부재(332)의 수는 2이상인 것이 바람직하다. 이들 경사 방지 부재(332)의 둘레방향 위치는 상이하다. 척 지지부(411) 또는 척 지지부(411)에 대하여 상대 위치가 고정된 부위, 즉, 회전하는 부위가, 2이상의 경사 방지 부재(332)와 접함으로써, 기판 유지부(14) 및 기판(9)의 경사를 안정되게 방지할 수 있다.
경사 방지 부재(332)가 둘레방향으로 길고, 또한, 경사 방지 부재(332)와 회전하는 부위가 둘레방향이 상이한 복수의 위치에서 맞닿아도 된다. 이 경우, 실질적으로, 경사 방지 부재(332)의 수가 2이상인 것과 동등하다. 회전하는 부위와, 경사 방지 부재(332)의 접촉 위치의 둘레방향의 위치는, 가동 척 부재(412)의 둘레방향의 위치에 가까운 것이 바람직하다. 언처킹시의 기판 유지부(14)의 경사를 방지할 수 있는 범위에서, 경사 방지 부재(332)는 다양하게 배치되어도 된다.
기판 처리 장치(1)에서는, 챔버 공간(120)에 가스를 공급하여 가압하는 가압부가 설치되어도 된다. 챔버 공간(120)의 가압은, 챔버(12)가 밀폐된 제2 밀폐 상태에서 행해져, 챔버 공간(120)이 대기압보다도 높은 가압 분위기로 된다. 또한, 가열 가스 공급부(187)가 가압부를 겸해도 된다.
챔버 개폐 기구(131)는, 반드시 챔버 뚜껑부(122)를 상하 방향으로 이동할 필요는 없고, 챔버 뚜껑부(122)가 고정된 상태에서, 챔버 본체(121)를 상하 방향으로 이동해도 된다. 챔버(12)는, 반드시 대략 원통형에는 한정되지 않고, 다양한 형상이어도 된다.
기판 회전 기구(15)의 스테이터부(151) 및 로터부(152)의 형상 및 구조는, 다양하게 변경되어도 된다. 로터부(152)는, 반드시 부유 상태에서 회전할 필요는 없고, 챔버(12) 내에 로터부(152)를 기계적으로 지지하는 가이드 등의 구조가 설치되고, 해당 가이드에 따라서 로터부(152)가 회전해도 된다. 기판 회전 기구(15)는, 반드시 중공 모터일 필요는 없고, 축 회전형의 모터가 기판 회전 기구로서 이용되어도 된다.
기판 처리 장치(1)에서는, 기판(9)의 세정 처리는, 제1 밀폐 상태에 있어서의 확대 밀폐 공간(100)에 대하여 행해져도 된다. 확대 밀폐 공간(100)은, 컵부(161)의 상면부(612) 이외의 부위(예를 들면, 측벽부(611))가 챔버 뚜껑부(122)에 접함으로써 형성되어도 된다. 컵부(161)의 형상은, 적절히 변경되어도 된다. 기판(9)의 세정 처리는, 반드시 밀폐 공간에서 행해질 필요는 없고, 개방된 공간에서 행해져도 된다.
기판 처리 장치(1)에서는, 약액 공급부(183)로부터 공급되는 약액에 의해, 상술의 에칭 처리 이외의 다양한 처리, 예를 들면, 기판상의 산화막의 제거나 부착된 폴리머의 제거, 현상액에 의한 현상 등이 행해져도 된다.
기판 처리 장치(1)에서는, 반도체 기판 이외에, 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이, FED(field emission display) 등의 표시 장치에 사용되는 유리 기판의 처리에 이용되어도 된다. 혹은, 기판 처리 장치(1)는, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판 및 태양 전지용 기판 등의 처리에 이용되어도 된다.
상기 실시의 형태 및 각 변형예에 있어서의 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합되어도 된다.
발명을 상세하게 묘사하여 설명했는데, 이미 서술된 설명은 예시적이며 한정적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 다수의 변형이나 양태가 가능하다고 할 수 있다.
1 : 기판 처리 장치 9 : 기판
14 : 기판 유지부 15 : 기판 회전 기구
30, 46 : 언척킹부 47, 522, 532, 632 : 자성체 이동 기구
123 : 차단판 131 : 챔버 개폐 기구(차단판 승강 기구)
151 : 스테이터부 152 : 로터부
311 : (제1)맞닿음부 312 : (제1)맞닿음부 이동 기구
321 : 제2 맞닿음부 322 : 제2 맞닿음부 이동 기구
331 : 모터(퇴피 기구) 332 : 경사 방지 부재
333 : 돌출 부재 411 : 척 지지부
412 : 가동 척 부재 413 : 고정 척 부재
441, 521, 531 : 제1 척킹 자성체
441 : 제1 척킹 자성체 442 : 제2 척킹 자성체
461 : 제1 언척킹 자성체 462 : 제2 언척킹 자성체
521, 531 : 제1 척킹 자성체 J1 : 중심축

Claims (16)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부를 상기 기판에 수직인 중심축을 중심으로 하여 회전시키는 기판 회전 기구와,
    제1 척킹 자성체를 상기 기판 유지부에 장착하고, 또, 상기 제1 척킹 자성체를 상기 기판 유지부로부터 떼어내는 자성체 이동 기구를 구비하고,
    상기 기판 유지부가,
    척 지지부와,
    상기 척 지지부에 지지되는 적어도 3개의 척 부재를 가지고,
    상기 적어도 3개의 척 부재는, 척 위치와 언척 위치의 사이에서 위치를 변경 가능한 적어도 1개의 가동 척 부재를 포함하고,
    상기 적어도 1개의 가동 척 부재의 각 가동 척 부재가, 상기 제1 척킹 자성체가 상기 기판 유지부에 장착되었을 때에, 상기 제1 척킹 자성체와의 사이의 자기적 작용에 의해, 상기 기판의 외연부를 유지하는 힘을 상기 각 가동 척 부재에 부여하는 제2 척킹 자성체를 가지는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 회전 기구가,
    상기 중심축을 중심으로 하는 환상이며, 영구자석을 포함하는 로터부와,
    상기 중심축을 중심으로 하는 환상이며, 상기 로터부를 부유 상태에서 회전시키는 스테이터부를 구비하는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 유지부가, 상기 제1 척킹 자성체와 상기 제2 척킹 자성체가 떨어져 있을 때에, 상기 적어도 1개의 가동 척 부재를 상기 언척 위치에 유지시키는 언척킹력을 상기 적어도 1개의 가동 척 부재에 작용시키는 언척킹부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 언척킹부가, 서로의 사이에 발생하는 자기적 작용이 상기 언척킹력인 제1 언척킹 자성체와, 제2 언처킹 자성체를 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 1개의 가동 척 부재에 포함되는 각 가동 척 부재가, 회동축을 중심으로 회동 가능하고, 상기 기판 유지부의 회전에 의한 원심력에 의해, 상기 각 가동 척 부재에 상기 기판을 유지하는 방향으로 회동시키는 힘이 작용하는, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 척킹 자성체가 상기 기판 유지부에 장착한 상태에서 상기 적어도 1개의 가동 척 부재를 상기 척 위치로부터 상기 언척 위치를 향해 위치를 변경시킨 경우에, 상기 기판의 유지가 해제되기 전에 상기 적어도 1개의 가동 척 부재가, 상기 제1 척킹 자성체에 접촉하는, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 척킹 자성체가 상기 기판 유지부에 장착된 상태에서, 상기 기판 유지부와 함께 회전하는, 기판 처리 장치.
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