JPH08172047A - 基板の回転処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転処理後においてスピンチャックによる基
板の真空吸着動作の解除に伴って起こる基板下面側への
パーティクルの付着を完全に防止する。 【構成】 中空回転軸14の吸引路16に、吸引室32内の大
気開放時に吸引室内から中空回転軸の吸引路及びスピン
チャック10の吸着孔12を通って基板Ｗの方向へ流動する
塵埃を捕獲するフィルター50を介挿する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハ、液晶
表示装置（ＬＣＤ）用ガラス基板、フォトマスク用ガラ
ス基板等の基板を水平姿勢に保持して鉛直軸回りに回転
させながらフォトレジスト液の塗布、現像、洗浄などの
表面処理を行なう基板の回転処理装置、特に、基板をス
ピンチャック上に載置してその下面側を真空吸引するこ
とにより基板を保持する型式の基板の回転処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の基板回転処理装置、例えば、フ
ォトレジスト液を基板の表面に塗布して基板を回転させ
ることにより基板表面に所望厚さのフォトレジスト膜を
形成させる基板回転塗布装置（スピンコータ）は、従
来、図７に概略図を示すような構成を有していた。すな
わち、この装置は、上面側に基板Ｗを吸着保持するスピ
ンチャック１００、このスピンチャック１００の下面側
中央部に上端部が連接され、スピンチャック１００を水
平姿勢に保持する中空回転軸１０２、この中空回転軸１
０２の下端部を回転自在に支持する軸受部１０４、中空
回転軸１０２を鉛直軸回りに回転駆動させるスピンモー
タ１０６などを備えて構成されている。スピンチャック
１００の中心部には、吸着孔１０８が貫通して形成され
ており、また、中空回転軸１０２には、その軸心部に吸
引路１１０が貫通するように形成されていて、吸着孔１
０８と吸引路１１０とが連通している。軸受部１０４に
は、バキュームシール１１２が配設されており、中空回
転軸１０２は、バキュームシール１１２を介して外部に
対し気密に支持されている。また、中空回転軸１０２の
下端部を気密に取り囲むようにシールハウジング１１４
が配設されており、そのシールハウジング１１４の吸引
室１１６に中空回転軸１０２の吸引路１１０が連通して
いる。シールハウジング１１４の吸引室１１６には、接
続管路１１８が連通接続されており、この接続管路１１
８にフィルター１２０及び切替え弁１２２が介挿接続さ
れている。そして、接続管路１１８は、切替え弁１２２
を介して、真空源に流路接続された吸引管路１２４及び
先端が大気開放された空気管路１２６にそれぞれ接続さ
れており、切替え弁１２２を切替え操作することにより
吸引管路１２４又は空気管路１２６に択一的に連通接続
されるように構成されている。

【０００３】上記した構成の基板回転塗布装置では、基
板Ｗが搬入されてスピンチャック１００上に載置される
と、切替え弁１２２が吸引管路１２４側に切り替えら
れ、真空源により、吸引管路１２４、接続管路１１８、
シールハウジング１１４の吸引室１１６、中空回転軸１
０２の吸引路１１０並びにスピンチャック１００の吸着
孔１０８を介し基板Ｗの下面を真空吸引して、スピンチ
ャック１００に基板Ｗが吸着保持される。次に、余剰フ
ォトレジスト液の飛散を防止するための図示しないカッ
プが上昇してスピンチャック１００の周囲を囲う。そし
て、図示しない吐出ノズルが基板Ｗの回転中心の上方位
置へ移動する。次に、スピンモータ１０６が回転駆動さ
れ、これにより、中空回転軸１０２がその外周面をバキ
ュームシール１１２に摺接させながら回転し、スピンチ
ャック１００に保持された基板Ｗが所定速度で回転させ
られる。続いて、回転中の基板Ｗの表面へ吐出ノズルか
ら所定量のフォトレジスト液が吐出され、その後、引き
続いて所定時間基板Ｗが回転させられることにより、基
板Ｗの表面から余剰フォトレジスト液が周囲へ飛散し、
基板Ｗの表面に所定膜厚のフォトレジスト膜が形成され
る。そして、スピンモータ１０６の駆動を停止させた
後、切替え弁１２２が空気管路１２６側へ切り替えら
れ、スピンチャック１００による基板Ｗの真空吸着が解
除される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような構成を有
し動作する基板の回転処理装置においては、中空回転軸
１０２がバキュームシール１１２を介して回転自在に軸
受部１０４に支持されているが、シール材としては一般
にゴム材が用いられているため、スピンモータ１０６に
よって中空回転軸１０２が高速回転させられ、中空回転
軸１０２の外周面がバキュームシール１１２に摺接した
際に、シール材が削られてゴムなどの塵埃１２８が発生
する。また、中空回転軸１０２との摺接面にはグリス等
の潤滑剤が塗布されており、この潤滑剤も前記塵埃と混
在することになる。この塵埃１２８等は、基板の回転処
理中はシールハウジング１１４の吸引室１１６の内部な
どに付着して残留することになる。ところが、回転処理
が終了して切替え弁１２２を切り替えることにより、吸
引室１１６内の減圧状態を解除して吸引室１１６内を大
気開放した時に、吸引室１１６内から負圧となっている
中空回転軸１０２の吸引路１１０内へ空気が流入するこ
とになるが、前記塵埃１２８等は、中空回転軸１０２の
吸引路１１０内へ流入する空気に巻き上げられ、その空
気の流れに乗って中空回転軸１０２の吸引路１１０内か
らスピンチャック１００の吸着孔１０８を通り基板Ｗの
下面側に到達し、基板Ｗの下面側にパーティクルとして
付着して基板Ｗを汚染してしまう。この結果、基板の処
理品質が低下し、製品の歩留りが低下することとなる。

【０００５】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、回転処理後においてスピンチャック
による基板の真空吸着動作の解除に伴って起こる基板下
面側へのパーティクルの付着を完全に防止することがで
きる基板の回転処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、吸着孔を有
し、上面側に基板を吸着保持するスピンチャックと、こ
のスピンチャックの前記吸着孔に連通する吸引路が形成
され、スピンチャックの下面側中央部に上端部が連接さ
れて、スピンチャックを水平姿勢に保持する中空回転軸
と、この中空回転軸を、バキュームシールを介して外部
に対し気密にかつ鉛直軸回りに回転自在に支持する軸受
部と、前記中空回転軸を回転駆動させる回転駆動手段
と、前記中空回転軸の下端側に配設され、中空回転軸の
前記吸引路に連通するとともに吸引管路を介して真空吸
引手段に連通される吸引室を有したシールハウジング
と、このシールハウジングの吸引室内の減圧状態を解除
して吸引室内を大気開放する減圧解除手段とからなる基
板の回転処理装置において、前記シールハウジングの前
記吸引室と前記中空回転軸の前記吸引路との連通個所か
ら前記スピンチャックに保持された基板の下面側へ到る
までの経路の何れかの位置、すなわち、中空回転軸の吸
引路の端部もしくは途中、又はスピンチャックの前記吸
着孔の端部もしくは途中に、前記減圧解除手段による前
記シールハウジングの吸引室内の大気開放時に中空回転
軸の下端開口から吸引路内へ流入してスピンチャックに
保持された基板の方向へ流動する塵埃を捕獲するフィル
ターを介挿したことを特徴とする。

【０００７】上記構成の基板回転処理装置に、シールハ
ウジングの吸引室内へ強制的に加圧気体を送り込む加圧
気体送給手段と、スピンチャック上の基板の有無を検知
する基板検知手段と、この基板検知手段によって前記ス
ピンチャック上に基板の無いことが確認されたときに、
前記シールハウジングの吸引室内へ加圧気体を送り込む
ように前記加圧気体送給手段を制御する制御手段とを設
けた構成としてもよい。

【０００８】

【作用】上記した構成を有する基板の回転処理装置で
は、基板の回転処理が終了し、減圧解除手段によりシー
ルハウジングの吸引室内の減圧状態が解除されて吸引室
内が大気開放され、吸引室内から負圧となっている中空
回転軸の下端開口から吸引路内へ空気が流入し、その空
気と一緒にシールハウジングの吸引室内からスピンチャ
ック上の基板の下面側へ向かって塵埃が流動しようとし
ても、その塵埃は、中空回転軸の吸引路の端部、例えば
上端部、もしくは吸引路の途中、或いは、スピンチャッ
クの吸着孔の端部もしくは途中に介挿されたフィルター
によって捕獲され、基板の下面まで到達することがな
い。従って、基板下面に塵埃が付着することはない。

【０００９】ところで、以上のように、中空回転軸の吸
引路の上端部等にフィルターを介挿した場合、真空吸引
手段によってシールハウジングの吸引室内を真空吸引し
たときに、スピンチャックの吸着孔を通してスピンチャ
ック周囲の空気が吸い込まれる際に浮遊している塵埃も
同時に吸い寄せられ（スピンチャック上に基板が無いと
き）、また、基板に付着して回転処理装置内へ持ち込ま
れたごみが吸い寄せられ（スピンチャック上に基板があ
るとき）、それらの塵埃がフィルターの上面側（基板
側）に捕捉されてしまうことになる。この塵埃は、真空
吸引後大気開放した時に、フィルターから離れるが、ス
ピンチャック上に載置された基板の下面とフィルターの
上面との間の閉ざされた狭い空間内に滞留し、装置を長
期間稼働させて多くの基板を処理し真空吸引及び大気開
放を繰り返しているうちに、前記空間内に次第に塵埃が
溜まってくる。そして、真空吸引手段によってシールハ
ウジングの吸引室内を真空吸引した際にフィルターの上
面側に吸着された比較的多量の塵埃が、大気開放した際
にフィルターの上面から吹き飛ばされて、基板の下面に
付着して二次汚染が起こる、といった心配がある。

【００１０】しかしながら、加圧気体送給手段及び基板
検知手段を設け、基板検知手段によりスピンチャック上
の基板の有無を検知し、これによってスピンチャック上
に基板の無いことが確認されたときに、制御手段により
加圧気体送給手段を制御して、シールハウジングの吸引
室内へ加圧気体を送り込むようにしたときは、スピンチ
ャック上に基板が無い状態において、中空回転軸の吸引
路を通りスピンチャックの吸着孔から吹き出す加圧気体
により、フィルターの上面或いはその周辺に付着した塵
埃が吹き飛ばされて周囲に飛散する。飛散した塵埃は、
スピンチャックを取り囲むように設けられたカップの排
気系などを通して回転処理装置外へ排出される。従っ
て、加圧気体送給手段による塵埃の吹き飛ばし操作を定
期的に行なうようにすることにより、上記した基板の二
次汚染の問題は解消される。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００１２】図１は、この発明の１実施例を示し、基板
の回転処理装置の要部の構成を示す一部縦断面図であ
る。この装置の基本構成は、従来の装置と同様である。
すなわち、上面側に基板Ｗを吸着保持するスピンチャッ
ク１０には、その回転中心部を貫通するように吸着孔１
２が形成され、スピンチャック１０の下面側中央部に、
軸心部に軸線方向に貫通した吸引路１６が形成された中
空回転軸１４の上端部が一体的に連接され、スピンチャ
ック１０の吸着孔１２と中空回転軸１４の吸引路１６と
が連通している。中空回転軸１４の下端近くは、フッ化
樹脂で形成された環状摺接部材２２及びその外側に配設
されゴム材で形成された環状支持部材２４により構成さ
れたバキュームシール２０を介して円筒スリーブ１８
に、気密にかつ回転自在に支持されている。バキューム
シール２０は、止め輪２６によって円筒スリーブ１８の
内周面に係止されている。そして、スピンモータ２８を
駆動させて中空回転軸１４を回転させることにより、ス
ピンチャック１０に保持された基板Ｗを回転させるよう
になっている。

【００１３】また、円筒スリーブ１８の下面側には、真
空漏れをしないようにＯリング１１を挾んで底板３０が
ねじ止めにより固着されている。底板３０には、中空回
転軸１４の下端部が一部挿入され、中空回転軸１４の下
端部と干渉しないように形成された吸引室３２、並び
に、この吸引室３２に連通する吸引通路３４が設けられ
ており、この底板３０と円筒スリーブ１８とによりシー
ルハウジング３６が構成される。また、底板３０の吸引
通路３４には、管継手３８を介して接続管路４０が連通
接続されており、この接続管路４０にフィルター４２及
び切替え弁４４が介挿接続され、その接続管路４０が、
切替え弁４４により真空源に流路接続された吸引管路４
６又は先端が大気開放された空気管路４８に択一的に連
通接続されるようになっている。

【００１４】以上の構成は従来の装置と同様であるが、
この装置では、中空回転軸１４の上端部にフィルター５
０が介挿されている。フィルター５０は、樹脂材、セラ
ミック材、金属繊維の焼結体などで形成されている。こ
のフィルター５０は、それが配設されている中空回転軸
１４が高速で回転するため、空回りせず中空回転軸１４
と一体に回転するように、かつ、その配設部位における
シール性が保持されるように、中空回転軸１４の上端部
に取着される。

【００１５】図２及び図３は、フィルターが空回りせず
中空回転軸と一体に回転するようにした構成例をそれぞ
れ示す。図２に一部拡大斜視図を示した例は、フィルタ
ー５６を、平面形状が四角形の板状部とその下面中央部
に連接した円柱部との一体形成物として構成し、吸引路
５４が形成された中空回転軸５２の上端部に、フィルタ
ー５６が密嵌する形状の嵌め込み凹部５８を形成し、中
空回転軸５２の嵌め込み凹部５８にフィルター５６を差
し込むようにしたものである。また、図３に一部拡大正
面図を示した例は、フィルター６４を、ねじ回しの操作
用溝６６が形成されたねじ形状とし、吸引路６２が形成
された中空回転軸６０の上端部に、フィルター６４が螺
合するめねじ６８を形成し、中空回転軸６０の上端部に
フィルター６４をねじ込むようにしたものである。この
場合、ねじの方向は、中空回転軸６０の回転方向と逆の
方向とする。図３に示した構成では、特に、中空回転軸
６０の上端部にフィルター６４を取り付けたときのシー
ル性が高くなる。

【００１６】上記した各実施例では、フィルターを中空
回転軸の上端部に取り付けるようにしたが、フィルター
の配設位置は、底板３０の吸引室３２と中空回転軸１４
の吸引路１６との連通個所からスピンチャック１０に保
持された基板Ｗの下面側へ到るまでの経路の何れかの位
置であればよく、中空回転軸１４の吸引路１６の下端部
或いは吸引路１６の途中でもよい。但し、出来るだけ基
板に近い位置にフィルターを配置する方が好ましい。ま
た、スピンチャックの吸着孔の端部もしくは途中にフィ
ルターを配設するようにしてもよい。図４は、スピンチ
ャック７０の上面側の回転中心部に、中空回転軸７４の
吸引路７６と連通した吸着孔７２に連通する凹部７８を
形成し、その凹部７８にフィルター８０を取着した例を
示し、図５は、スピンチャック８２の内部の、中空回転
軸７４の上端部との連接用孔部８６の上端部にフィルタ
ー８８を取着した例を示す。

【００１７】以上の各実施例に示したように、中空回転
軸の吸引路或いはスピンチャックの内部にフィルターが
配設された基板の回転処理装置では、基板の回転処理が
終了した後、切替え弁４４を空気管路４８側に切り替
え、吸引室３２内の減圧状態を解除して吸引室３２内を
大気開放した時に、吸引室３２内から負圧となっている
中空回転軸１４の吸引路１６内へ空気が流入し、中空回
転軸１４の回転動作に伴って発生した塵埃が、空気と一
緒に吸引室３２内からスピンチャック１０上の基板Ｗの
下面側へ向かって流動しようとしても、その塵埃は、中
空回転軸１４の吸引路１６の上端部等に配設されたフィ
ルター５０、５６、６４、８０、８８によって捕獲さ
れ、基板Ｗの下面まで到達することがない。従って、基
板Ｗの下面側に塵埃がパーティクルとして付着して基板
Ｗを汚染してしまう、といったことが完全に防止され
る。

【００１８】次に、図６に概略構成を示した基板の回転
処理装置は、図１に示した基板の回転処理装置の構成に
おいて、切替え弁４４を介して接続管路４０に切替え的
に連通接続される空気管路４８を給気管路９０に代え、
その給気管路９０に第２の切替え弁９２を介して、先端
が大気開放された空気管路９４と、加圧不活性ガス、例
えば加圧窒素ガスの供給源に流路接続された加圧ガス送
給管路９６とをそれぞれ接続し、第２の切替え弁９２を
切替え操作することにより空気管路９４と加圧ガス送給
管路９６とを給気管路９０に択一的に連通接続させるこ
とができるようにしている。第２の切替え弁９２は、コ
ントローラ９８によって切替え操作され、コントローラ
９８には基板センサ９９から、スピンチャック１０上の
基板Ｗの有無を検知する信号が送られるように構成され
ている。

【００１９】図６に示した基板の回転処理装置は、通常
は第２の切替え弁９２を空気管路９４側へ切り替えた状
態にして、図１に示した装置と全く同様に駆動される。
そして、基板の処理を行なっていない時に定期的に、例
えば１ロット処理終了後に、切替え弁４４が給気管路９
０側へ切り替えられた状態において、基板センサ９９に
よってスピンチャック１０上に基板Ｗが無いことを確認
した上で、コントローラ９８により第２の切替え弁９２
を制御して加圧ガス送給管路９６側へ切り替えるように
する。これにより、シールハウジング３６の吸引室３２
内へ加圧窒素ガスが送り込まれ、その加圧窒素ガスが、
中空回転軸１４の吸引路１６を通り、フィルター５０内
部を吹き抜けて、スピンチャック１０の吸着孔１２から
吹き出すことになる。このため、装置を繰り返し稼働さ
せて多くの基板を処理しているうちに、フィルター５０
の上面或いはその周辺に比較的多量の塵埃が付着するよ
うなことがあったとしても、加圧窒素ガスによってフィ
ルターの上面等に付着した塵埃は吹き飛ばされて周囲に
飛散し、飛散した塵埃は、スピンチャック１０を取り囲
むように設けられたカップの排気系などを通して回転処
理装置外へ排出されることとなる。従って、フィルター
５０の上面側等に付着した塵埃によって基板の下面が二
次汚染される、といった心配は無くなる。

【００２０】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
かつ作用するので、この発明に係る基板の回転処理装置
を使用するようにしたときは、回転処理後においてスピ
ンチャックによる基板の真空吸着動作の解除に伴って起
こる基板下面側へのパーティクルの付着を完全に防止す
ることができ、従来の装置を使用した場合に比べ、基板
の処理品質を高め、製品の歩留りを向上させることがで
きる。

【００２１】また、請求項２に記載された構成による
と、装置を繰り返し稼働させて多くの基板を処理してい
るうちに、フィルターの上面或いはその周辺に比較的多
量の塵埃が付着するようなことがあったとしても、フィ
ルターの上面側等に付着した塵埃による基板の二次汚染
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例を示し、基板の回転処理装
置の要部の構成を示す一部縦断面図である。

【図２】この発明に係る基板回転処理装置において、フ
ィルターが空回りせず中空回転軸と一体に回転するよう
にした構成の１例を示す一部拡大斜視図である。

【図３】同じく、別の構成例を示す一部拡大正面図であ
る。

【図４】この発明に係る基板回転処理装置において、フ
ィルターの取付け位置の、図１ないし図３に示したもの
と異なる例を示す一部縦断面図である。

【図５】同じく、さらに別の例を示す一部縦断面図であ
る。

【図６】請求項２に記載の発明の１実施例を示す基板回
転処理装置の概略図である。

【図７】従来の基板回転処理装置の構成の１例を示す概
略図である。

【符号の説明】

１０、７０、８２ スピンチャック １２、７２、８４ スピンチャックの吸着孔 １４、５２、６０、７４ 中空回転軸 １６、５４、６２、７６ 中空回転軸の吸引路 １８ 円筒スリーブ ２０ バキュームシール ２８ スピンモータ ３２ 吸引室 ３６ シールハウジング ４０ 接続管路 ４４、９２ 切替え弁 ４６ 吸引管路 ４８、９４ 空気管路 ５０、５６、６４、８０、８８ フィルター ９０ 給気管路 ９６ 加圧ガス送給管路 ９８ コントローラ ９９ 基板センサ Ｗ 基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着孔を有し、上面側に基板を吸着保持
   するスピンチャックと、 このスピンチャックの前記吸着孔に連通する吸引路が形
   成され、スピンチャックの下面側中央部に上端部が連接
   されて、スピンチャックを水平姿勢に保持する中空回転
   軸と、 この中空回転軸を、バキュームシールを介して外部に対
   し気密にかつ鉛直軸回りに回転自在に支持する軸受部
   と、 前記中空回転軸を回転駆動させる回転駆動手段と、 前記中空回転軸の下端側に配設され、中空回転軸の前記
   吸引路に連通するとともに吸引管路を介して真空吸引手
   段に連通される吸引室を有したシールハウジングと、 このシールハウジングの吸引室内の減圧状態を解除して
   吸引室内を大気開放する減圧解除手段とからなる基板の
   回転処理装置において、 前記中空回転軸の前記吸引路の端部もしくは途中又は前
   記スピンチャックの前記吸着孔の端部もしくは途中に、
   前記減圧解除手段による前記シールハウジングの吸引室
   内の大気開放時に中空回転軸の下端開口から吸引路内へ
   流入してスピンチャックに保持された基板の方向へ流動
   する塵埃を捕獲するフィルターを介挿したことを特徴と
   する基板の回転処理装置。
2. 【請求項２】 シールハウジングの吸引室内へ強制的に
   加圧気体を送り込む加圧気体送給手段と、 スピンチャック上の基板の有無を検知する基板検知手段
   と、 この基板検知手段によって前記スピンチャック上に基板
   の無いことが確認されたときに、前記シールハウジング
   の吸引室内へ加圧気体を送り込むように前記加圧気体送
   給手段を制御する制御手段とを備えた請求項１記載の基
   板の回転処理装置。