JPH09155271A - 回転式基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の裏面の汚染を生じさせることなく基板
の回転処理が可能な回転式基板処理装置を提供すること
である。 【解決手段】 基板保持台１０の底板１１には基板押し
上げピン５を通過させるための貫通孔１５が設けられて
いる。貫通孔１５の近傍には孔開閉機構部２０が取り付
けられている。孔開閉機構部２０は、固定部材２１と、
リンクプレートによって回動自在に取り付けられた蓋部
材２２とを有している。蓋部材２２の内部には永久磁石
２３が設けられている。リング状磁石６は、基板保持台
１０の下方に待機し、基板処理時に上昇する。リング状
磁石６が上昇すると、蓋部材２２内部の磁石２３が引き
寄せられ、貫通孔１５を閉塞し、この状態で基板保持台
１０が回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を水平に保持
した状態で回転させながら基板に対して所定の処理を行
う回転式基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転式塗布装置、回転式現像装置等の回
転式基板処理装置においては、半導体ウエハ等の基板を
水平に保持して回転させる必要がある。基板を保持する
装置として、従来より基板の裏面を真空吸引して保持す
る吸引式スピンチャックが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、吸引式スピ
ンチャックでは、基板を強固に保持するために強力な吸
引を行っており、このために基板の裏面に吸着跡が生じ
て後工程の処理に悪影響を及ぼす場合がある。また、基
板の裏面が汚染されやすいといった問題もある。

【０００４】このために、本発明者は、基板の裏面の周
縁部と外周端面とを保持して基板を回転させる図１１に
示すような外周端縁保持型の基板回転保持装置（機械式
スピンチャック）を考えた。図１１は、その基板回転保
持装置の概略構造を示す断面図であり、本構造の基板回
転保持装置は未公開である。基板回転保持装置は、基板
４０を保持するための基板保持台４１を備える。基板保
持台４１は、円板状の底板４２と、底板４２の周縁上に
形成された基板支持部材４３とから構成される。基板支
持部材４３は、基板４０の周縁部の底面を支持するとと
もに、基板４０の水平方向の位置を規制する段差部を有
している。段差部内に挿入された基板４０の外周部は基
板支持部材４３によって取り囲まれている。このため、
基板４０と基板保持台４１の底板４２との間にはほぼ密
閉された空間Ａが構成される。したがって、基板４０の
上面近傍に浮遊するミスト（霧）やパーティクル（粒
子）は基板４０の裏面側に回り込むことが困難となり、
これによって基板４０の裏面の汚染が防止される。

【０００５】ところが、基板４０の周囲が基板保持部材
４３により取り囲まれると、基板４０の受け渡しを行う
ための搬送アームを基板４０の下面に送り込むことがで
きない。

【０００６】このために、図示の基板回転保持装置で
は、基板保持台４１の底板４２に貫通孔４４を設け、貫
通孔４４を通して下方から基板押し上げピン４５を上昇
させ、基板４０を基板保持台４１の上方に押し上げるよ
うに構成されている。そして、基板押し上げピン４５に
よって押し上げられた基板４０の下面に搬送アームを送
り込むことによって、基板４０の受け渡しを可能として
いる。

【０００７】ところが、基板保持台４１の回転動作によ
って基板４０の下部の空間Ａ内の圧力が低下すると、底
板４２の下部の空気が貫通孔４４を通して空間Ａ内に侵
入するおそれがある。このとき、底板４２の下部の雰囲
気がミストやパーティクルにより汚染されていると、ミ
ストやパーティクルが空間Ａ内に侵入して基板４０の裏
面側に付着し、基板の裏面が汚染されるという問題が生
じる。

【０００８】本発明の目的は、基板の裏面の汚染を生じ
させることなく基板の回転処理が可能な回転式基板処理
装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る回転式基板処理装置は、基板を水平に保持し
て回転する基板保持部材と、基板保持部材の底面に形成
された貫通孔を通して昇降可能に形成されかつ上昇時に
基板保持部材に保持された基板を上方に押し上げるため
のピン部材と、貫通孔を閉塞する位置と貫通孔を開放す
る位置との間を移動可能に形成された蓋部材と、磁力を
作用させることによって蓋部材を移動させる磁力付与部
材とを備えたものである。

【００１０】第２の発明に係る回転式基板処理装置は、
第１の発明に係る回転式基板処理装置の構成において、
蓋部材には第１の磁石が取り付けられており、磁力付与
手段が、第１の磁石に接近した位置と離間した位置との
間を移動することによって第１の磁石に磁力を作用させ
て蓋部材を移動させる第２の磁石からなるものである。

【００１１】第３の発明に係る回転式基板処理装置は、
第２の発明に係る回転式基板処理装置の構成において、
基板保持部材が、基板の外周端部に当接して基板の水平
位置を規制する複数の保持部材をさらに備えている。複
数の保持部材のうち少なくとも１つの保持部材は、所定
の回転軸の周りに回転可能に取り付けられた支持部と、
凸状の曲面を有し回転軸と偏心した位置に取り付けられ
た保持部と、支持部に固定された第３の磁石とを備えて
おり、第３の磁石は、第２の磁石が接近した際に、保持
部の凸状の曲面が基板の外周端部に当接するように支持
部とともに回動し、第２の磁石が離間した際に、保持部
の凸状の曲面が基板の外周端部から離間した位置に支持
部材を回動させるものである。

【００１２】第１〜第３の発明に係る回転式基板処理装
置では、基板保持部材の底面に形成された貫通孔が蓋部
材によって開閉可能に構成されている。このため、基板
保持部材から基板を上方に押し上げる際には、蓋部材が
貫通孔を開放する位置に移動し、ピン部材が貫通孔を通
して上昇する。また、基板の処理を行う際には、蓋部材
が移動し貫通孔を閉塞する。このため、基板の処理中に
おいては、貫通孔を通して基板の裏面側にミストやパー
ティクルが侵入するのを防止することができる。これに
より、基板の裏面が汚染されることのない回転式基板処
理装置を得ることができる。

【００１３】特に、第２の発明に係る回転式基板処理装
置においては、第２の磁石から蓋部材に設けた第１の磁
石に対して磁力を作用させることによって蓋部材を移動
させている。このため、蓋部材を非接触状態で移動させ
ることにより、機械的な移動方法を用いる構成に比べ構
造が簡単となり、また、機械的な接触部分が少なくなる
ことによって発塵の恐れが少なくなる。

【００１４】さらに、第３の発明に係る回転式基板処理
装置においては、基板の水平位置を規制する保持部材と
して磁力を利用した保持部材を設け、この基板の水平位
置の規制動作と、蓋部材による貫通孔の開閉動作とを１
つの磁石（第２の磁石）を共用して行わせている。この
ために、基板の水平保持動作と貫通孔の開閉動作とを行
わせる機構を簡素化することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施例に
よる回転式塗布装置の断面構造図である。また、図２お
よび図３は、その詳細構造を示す要部断面図であり、図
２は基板処理時の状態を示し、図３は基板の受け渡し時
の状態を示している。

【００１６】図１に示すように、回転式塗布装置は、基
板１を保持して回転する基板保持台１０と、基板保持台
１０に回転力を付与するモータ２と、基板１の周囲を取
り囲むカップ４とを備える。

【００１７】基板保持台１０は、モータ２の回転軸３の
先端部に固定されており、モータ２の回転に伴って回転
する。カップ４は、昇降機構（図示省略）によって鉛直
方向に昇降可能に構成されている。基板１の受け渡し時
には、カップ４は少なくとも基板１が外方に露出される
位置まで下降する。また、基板１の処理時には、カップ
４が基板１の周囲を取り囲む図示の位置まで上昇する。

【００１８】基板保持台１０の下部には基板押し上げピ
ン５および基板押し上げピン５を昇降させる昇降機構部
（図示省略）が設けられている。基板押し上げピン５
は、基板１の排出時には鉛直上方へ上昇し、基板１を基
板保持台１０の上方へ押し上げる。また、基板１の装着
時には、基板押し上げピン５は基板保持台１０の上方に
上昇して基板１の裏面を支持した後、下降し、基板保持
台１０の所定の位置に基板１を装着する。さらに基板押
し上げピン５は待機位置まで下降する。

【００１９】基板保持台１０の下部には、リング状磁石
６が配置されている。リング状磁石６は、リング状に形
成された永久磁石６ａから構成されており、カップ４の
昇降動作に連動して鉛直方向に昇降動作を行う。

【００２０】本実施例では、リング状磁石６が磁力付与
部材に相当し、永久磁石６ａが第２の磁石に相当する。
図２および図３を参照して、基板保持台１０は、円板状
の底板１１と、底板１１の周縁部に沿って形成された枠
部材１２とを有している。枠部材１２の上面には、基板
１の下面を支持する複数の底面支持ピン１４と、基板１
の水平方向の位置を規制するための複数の外周端面支持
ピン１３とが形成されている。底面支持ピン１４上に基
板１を載置すると、基板１と基板保持台１０の底板１１
との間にはほぼ密閉された基板裏面空間１６（図２参
照）が構成される。

【００２１】また、基板保持台１０の底板１１には貫通
孔１５が３ヵ所設けられている。そして、貫通孔１５の
近傍には、孔開閉機構部２０が取り付けられている。図
４は、孔開閉機構部２０の詳細構造を示す斜視図であ
る。孔開閉機構部２０は、固定部材２１と、蓋部材２２
と、一対のリンクプレート２４とを備える。固定部材２
１の上面２１ａは、貫通孔１５近傍の底板１１の裏面に
固定される。蓋部材２２はほぼ直方体状に形成されてお
り、その上面が貫通孔１５を閉塞するための閉塞面２２
ａを構成している。また、蓋部材２２の内部には永久磁
石２３が挿入されている。本実施例では、この永久磁石
２３が第１の磁石に相当する。

【００２２】固定部材２１と蓋部材２２とは、互いに平
行にかつ等しい長さに形成された一対のリンクプレート
２４，２４によって連結されている。そして、固定部材
２１と、蓋部材２２と、一対のリンクプレート２４，２
４とによって４節リンク機構が構成されている。固定部
材２１が底板１１に固定されているため、一対のリンク
プレート２４，２４は固定部材２１に取り付けられたピ
ン２５，２５を中心に回動する。リンクプレート２４，
２４が回動すると、蓋部材２２は、その閉塞面２２ａが
水平方向に保たれた状態で上下方向に移動する。

【００２３】ここで、上記のように構成された基板保持
台１０の孔開閉機構部２０の動作について説明する。図
５は、孔開閉機構部２０の動作原理を示す説明図であ
り、図５（ａ）は孔開閉機構部２０の孔開放動作時を示
し、図５（ｂ）は孔閉塞動作時を示している。

【００２４】まず、図５（ａ）において、基板保持台１
０が停止した状態で基板１の搬入や搬出動作を行う場合
には、リング状磁石６は基板保持台１０の下方の位置に
待機している。このため、リング状磁石６の磁力は蓋部
材２２の永久磁石２３に対して影響を及ぼさない。した
がって、蓋部材２２は、自重により鉛直下方側に移動
し、貫通孔１５を開放するとともに、固定部材２１に接
触して停止している。

【００２５】次に、貫通孔１５を閉塞する場合には、リ
ング状磁石６が上昇を始める。このため、リング状磁石
６の磁力は、次第に蓋部材の永久磁石２３に影響を及ぼ
し始める。図５（ａ）に示す場合では、リング状磁石６
と永久磁石２３とは互いに異なる極性の面同士が対面し
ているため、両者の間には互いに引き合う力（引力）が
生じ始める。この引力はリング状磁石６が上昇するに伴
って強くなる。

【００２６】さらに、図５（ｂ）に示すように、リング
状磁石６が底板１１に接近する位置まで上昇すると、リ
ング状磁石６の磁力により永久磁石２３すなわち蓋部材
２２が上方に引き寄せられる。そして、遂には蓋部材２
２の閉塞面２２ａが貫通孔１５の周囲に当接し、貫通孔
１５を閉塞する。貫通孔１５の閉塞状態は、リング状磁
石６が図示の上昇位置にある限り保持される。

【００２７】このように、孔開閉機構部２０は、リング
状磁石６が下方に位置している時には、貫通孔１５を開
放し、基板押し上げピン５の通過を可能とする。この状
態が図３に示されている。基板押し上げピン５は貫通孔
１５を通過して上昇し、基板１の底面を支持して基板１
を上方へ押し上げる。その後、基板１の下面側に搬送ア
ーム（図示省略）が送り込まれ、基板１が排出される。

【００２８】また、孔開閉機構部２０は、リング状磁石
６が基板保持台１０に接近する位置に上昇したときに
は、貫通孔１５を閉塞する。この状態が図２に示されて
いる。孔開閉機構部２０が貫通孔１５を閉塞すると、基
板保持台１０が回転を開始し、基板１上に所定の処理が
行われる。

【００２９】孔開閉機構部２０は基板保持台１０に固定
されいるため、基板保持台１０が回転すると同時に回転
する。一方、リング状磁石６は静止している。したがっ
て、孔開閉機構部２０の蓋部材２２に組み込まれた永久
磁石２３は、リング状磁石６の内周面に対面しながら回
転する。リング状磁石６の内周面側は全て同一極性に着
磁されている。このため、リング状磁石６と孔開閉機構
部２０の永久磁石２３との間の磁力の作用状態は永久磁
石２３の回転によっては変化しない。

【００３０】したがって、基板保持台１０が回転してい
る間、貫通孔１５は蓋部材２２によって完全に閉塞され
た状態に保たれる。それゆえ、処理雰囲気中のパーティ
クルやミストが貫通孔１５を通って基板裏面空間１６内
に侵入されることが防止される。

【００３１】なお、上記実施例においては、リング状磁
石６と蓋部材２２の永久磁石２３との互いに異なる極性
側を対面させている。それによって吸引力を生じさせて
蓋部材２２を移動させている。しかしながら、両者の同
じ極性側を対面させることによって反撥力（斥力）を生
じさせて蓋部材２２を移動させてもよい。

【００３２】図６および図７は、本発明の第２の実施例
による回転式塗布装置の要部断面構造図であり、図６は
基板処理時の状態を示し、図７は基板の受け渡し時の状
態を示している。この第２の実施例では、第１の実施例
による基板保持台１０に対して、基板１の水平方向の保
持機構が異なるものである。なお、第１の実施例と同一
の番号を付した要素は、第１の実施例と同一であり、こ
こでの再度の説明は省略する。

【００３３】第２の実施例による回転式塗布装置では、
基板１は回転式保持部材３０によってその水平方向の位
置が規制される。図８は、回転式保持部材３０の構造を
示す斜視図である。回転式保持部材３０は、円柱状の支
持部３２と、支持部３２の上面に形成されたピン状の保
持部３３を備える。支持部３２の回転中心には、回転軸
体３４が取り付けられている。ピン状の保持部３３は、
この回転軸体３４の中心から偏心した位置に取り付けら
れている。このため、支持部３２が回転軸体３４を中心
に自転すると、保持部３３は回転軸体３４の回りに公転
移動する。

【００３４】また、回転軸体３４の下方端部には円板状
の磁石保持部３５が設けられている。磁石保持部３５の
内部にはその直径方向に延びる永久磁石（第３の永久磁
石）３６が設けられている。本実施例では、この永久磁
石３６が第３の磁石に相当する。

【００３５】図６あるいは図７を参照して、回転式保持
部材３０は、スリーブ３７を介して回転軸体３４が基板
保持台１０の底板１１を貫通して取り付けられている。
この回転式保持部材３０は基板保持台１０の周縁部の少
なくとも２ヵ所に設けられている。

【００３６】次に、回転式保持部材３０の動作について
説明する。図９は、基板の着脱時の動作を示す説明図で
あり、図１０は基板を保持した状態を示す説明図であ
る。回転式保持部材３０は、リング状磁石６の昇降動作
を利用して動作する。

【００３７】まず図９（ａ）に示すように、基板１の処
理前および処理後にはリング状磁石６が基板保持台１０
の下方に離れて位置する。このとき、リング状磁石６が
形成する磁力線Ｂは、永久磁石３６が設置される高さに
おいて、基板保持台１０の外側から中心部に向かう方向
に向いている。したがって、永久磁石３６のＮ極が基板
保持台１０の中心部に向かう方向に吸引される。それに
より、図９（ｂ）に示すように、回転式保持部材３０は
矢印Ｘの方向に回動し、保持部３３の外周面が基板１の
外周端面から離れる。

【００３８】基板１を処理する際には、図１０（ａ）に
示すように、リング状磁石６が上昇して基板保持台１０
に接近する。したがって、永久磁石３６のＳ極がリング
状磁石６のＮ極に吸引される。それにより、図１０
（ｂ）に示すように、回転式保持部材３０が矢印Ｙ方向
に回動し、保持部３３の外周面が基板１の外周端面に当
接し、基板１が水平方向に保持される。

【００３９】上記のような回転式保持部材３０の動作
は、孔開閉機構部２０（図２〜図４参照）を動作させる
ためのリング状磁石６を利用して行われている。このた
め、第２の実施例における基板保持台１０では、リング
状磁石６の昇降動作によって貫通孔１５の開閉動作と、
基板１の水平方向の保持および開放動作とを同時に行わ
せることができる。すなわち、図６に示すように、リン
グ状磁石６を基板保持台１０に接近させると、蓋部材２
２が貫通孔１５を閉塞する。同時に、回転式保持部材３
０の保持部３３が回動して基板１の外周端面を支持す
る。そして、この状態で基板１の回転処理が開始され
る。

【００４０】また、図７に示すように、リング状磁石６
を下方に退避させると、孔開閉機構部２０の蓋部材２２
が自重により下方へ落下し、貫通孔１５が開放される。
同時に、回転式保持部材３０の保持部３３が基板１の外
周端面から離れる位置に回動する。そして、基板押し上
げピン５を貫通孔１５を通して上昇させ、基板１を上方
に押し上げる。そして、この状態で、搬送アームを基板
１の下面側に送り込み、基板１を外部へ排出する。

【００４１】このように、第２の実施例による回転式塗
布装置では、１つのリング状磁石６を利用して、孔開閉
機構部２０による貫通孔１５の開閉動作と、回転式保持
部材３０による基板１の水平位置規制動作とを行わせる
ことができる。このために、構造を複雑化することなく
上記のような動作を行わせることができる。

【００４２】なお、本発明による貫通孔１５の孔開閉機
構部２０の構成は、上記実施例の回転式塗布装置に適用
されるのみならず、回転式洗浄装置や回転式現像装置等
の基板を保持して回転する部分の構成に適用することが
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塗布装置の断面構
造図である。

【図２】図１に示す回転式塗布装置の基板処理状態の要
部断面構造図である。

【図３】図１に示す回転式塗布装置の基板受け渡し状態
の要部断面構造図である。

【図４】孔開閉機構部の構造を示す斜視図である。

【図５】孔開閉機構部の動作原理の説明図である。

【図６】本発明の第２の実施例による回転式塗布装置の
基板処理状態の要部断面構造図である。

【図７】第２の実施例による回転式塗布装置の基板受け
渡し状態の要部断面構造図である。

【図８】回転式保持部材の構造を示す斜視図である。

【図９】回転式保持部材の動作原理の説明図である。

【図１０】回転式保持部材の動作原理の説明図である。

【図１１】基板押し上げピンを設けた回転式塗布装置の
基板保持台の断面構造図である。

【符号の説明】

１ 基板 ５ 基板押し上げピン ６ リング状磁石 １０ 基板保持台 １５ 貫通孔 ２０ 孔開閉機構部 ２１ 固定部材 ２２ 蓋部材 ２３ 永久磁石 ２４ リンクプレート ３０ 回転式保持部材 ３２ 支持部 ３３ 保持部 ３４ 回転軸体 ３６ 永久磁石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を水平に保持して回転する基板保持
   部材と、 前記基板保持部材の底面に形成された貫通孔を通して昇
   降可能に形成されかつ上昇時に前記基板保持部材に保持
   された前記基板を上方に押し上げるためのピン部材と、 前記貫通孔を閉塞する位置と前記貫通孔を開放する位置
   との間を移動可能に形成された蓋部材と、 磁力を作用させることによって前記蓋部材を移動させる
   磁力付与部材とを備えたことを特徴とする回転式基板処
   理装置。
2. 【請求項２】 前記蓋部材には、第１の磁石が取り付け
   られており、 前記磁力付与手段は、前記第１の磁石に接近した位置と
   離間した位置との間を移動することによって前記第１の
   磁石に磁力を作用させて前記蓋部材を移動させる第２の
   磁石からなることを特徴とする請求項１記載の回転式基
   板処理装置。
3. 【請求項３】 前記基板保持部材は、前記基板の外周端
   部に当接して前記基板の水平位置を規制する複数の保持
   部材をさらに備えており、 前記複数の保持部材のうち少なくとも１つの保持部材
   は、所定の回転軸の回りに回転可能に取り付けられた支
   持部と、凸状の曲面を有し前記回転軸と偏心した位置に
   取り付けられた保持部と、前記支持部に固定された第３
   の磁石とを備えており、 前記第３の磁石は、前記第２の磁石が接近した際に、前
   記保持部の凸状の曲面が前記基板の外周端部に当接する
   ように前記支持部とともに回動し、前記第２の磁石が離
   間した際に、前記保持部の凸状の曲面が前記基板の外周
   端部から離間するように前記支持部とともに回動するこ
   とを特徴とする請求項２記載の回転式基板処理装置。