(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸受部に支持されて上方に延びる回転軸を有するモータと、前記モータの前記回転軸の先端に取り付けられかつ基板を保持する基板保持部とを備えた基板回転処理装置において、
前記回転軸受部の上方における前記回転軸の周囲に磁性流体シールを配設し、
前記磁性流体シールの上方における前記回転軸の周囲に隘路を形成するためのラビリンス部材を配設したことを特徴とする基板回転処理装置。
【請求項２】
前記ラビリンス部材の上方において前記回転軸を取り囲む円筒部材と、
前記円筒部材の内部に不活性気体を供給する気体供給手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の基板回転処理装置。
【請求項３】
回転軸受部に支持されて上方に延びる回転軸を有するモータと、前記モータの前記回転軸の先端に取り付けられかつ基板を保持する基板保持部とを備えた基板回転処理装置において、
前記回転軸受部の上方における前記回転軸の周囲に磁性流体シールを配設し、  前記磁性流体シールの上方で前記磁性流体シールに接する空間に不活性気体を導入するガス導入路を設けるとともに、
前記磁性流体シールの上方で前記磁性流体シールに接する空間から不活性気体を排出するガス排出路を設けたことを特徴とする基板回転処理装置。
【請求項４】
前記磁性流体シールの上方において前記回転軸を取り囲む円筒部材をさらに備え、
前記ガス導入路は、前記不活性気体が前記円筒部材の内部および前記磁性流体シールの上方で前記磁性流体シールに接する空間にそれぞれ導入されるように分岐されたことを特徴とする請求項３記載の基板回転処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保持した基板を回転させながら基板に対して所定の処理を行うための基板回転処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスでは、基板回転処理装置を用いて半導体ウエハ等の基板を回転させながら薄膜塗布処理や洗浄処理が行われる。図３は、基板回転処理装置の一つである回転塗布装置の構成を示す断面図である。回転塗布装置は、基板６１を吸引保持する基板保持台６０と、基板保持台６０を回転させるための回転駆動機構と、基板６１の周囲を覆うカップ６２とを備える。
【０００３】
基板保持台６０は、基板６１を吸引して保持するための真空チャックから構成されている。
回転駆動機構は、スピンモータ５１を備える。スピンモータ５１の回転軸５２の先端には基板保持台６０が固定されている。また、回転軸５２は、モータ上蓋５４に配置されたベアリング軸受５３によって回転自在に支持されている。スピンモータ５１は、モータ上蓋５４の上部に被せられたモータ固定フランジ５５によって回転塗布装置内の固定フレーム（図示省略）に固定されている。
【０００４】
上記のような回転塗布装置では、基板６１の表面に雰囲気中のレジストのミストやパーティクルが付着して基板表面が汚染されることを極力避けなければならない。このため、処理中には、カップ６２の開口部６２ａから清浄な空気流６３を基板６１の上面に向けて供給している。清浄な空気流６３は基板６１の周囲に浮遊するミストを基板６１の外周側に運び去り、カップ６２の下面に設けられた排気管（図示省略）を通して外部へ排出する。これにより、回転塗布装置は、基板６１の周囲を常に清浄な状態に保ち、回転塗布処理を行っている。
【０００５】
ところが、ミストを含む空気流６３ａの一部が基板６１の裏面側に回り込み、スピンモータ５１側へ侵入すると、ベアリング軸受５３を劣化させたり、スピンモータ５１の故障の原因となったりする。
【０００６】
また、スピンモータ５１のベアリング軸受５３では摺動部分からパーティクルが発生し、このパーティクルが基板６１側に巻き上げられ、基板６１の表面を汚染する場合もある。
【０００７】
このために、従来の回転塗布装置では、回転軸５２の先端部を長くし、基板６１とスピンモータ５１との間隔をできる限り広く取ることが行われてきた。
しかしながら、基板６１とスピンモータ５１のベアリング軸受５３との間隔を大きくするのみでは、スピンモータ５１側へのミストの侵入やパーティクルの巻き上げを防止するには不十分であった。
【０００８】
このため、その対策として、図３に示すように、回転軸５２の周囲に窒素（Ｎ2 ）ガスを充填する方法が考え出された。この方法では、回転軸５２の周囲にスリーブ５６を設け、スリーブ５６の内面と回転軸５２との間に空間Ａを形成している。さらに、モータ固定フランジ５５の内部にガス導入路５７ａを設け、空間Ａの内部に窒素ガスを導入している。
【０００９】
空間Ａに窒素ガスを導入すると、ミストを含む空気６３ａがスリーブ５６の内部に侵入することが困難となる。これによってミストがスピンモータ５１のベアリング軸受５３側へ侵入することを防止している。
【００１０】
さらに、上記の構造に加え、モータ固定フランジ５５の内部にガス排出路５７ｂを設け、このガス排出路５７ｂから窒素ガスを外部へ排気している。ガス導入路５７ａから導入した窒素ガスをガス排出路５７ｂを通して排気すると、空間Ａに導入される窒素ガスが回転軸５２を横切る流れが形成される。この窒素ガスの流れがエアーカーテンのような作用をなし、スピンモータ５１のベアリング軸受５３側と基板保持台６０側とが遮断される。
【００１１】
このような構造により、基板６１側からスピンモータ５１のベアリング軸受５３側へ侵入しようとするミストを遮るとともに、スピンモータ５１のベアリング軸受５３から発生したパーティクルが基板６１側へ巻き上げられるのを防止している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
近年の半導体デバイスでは、高集積化に伴ってパターンが微細化されるにつれ、以前では問題とならなかった超微細なミストやパーティクルの付着が問題となってきている。これに対し、窒素ガスを充填する方法やエアーカーテン効果を利用した方法では、超微細なミストの侵入やパーティクルの巻き上げを十分に防止することが困難となってきた。
【００１３】
このため、スピンモータ５１のベアリング軸受５３側から巻き上げられるパーティクルによって基板６１の表面が汚染されたり、あるいはミストの侵入によりスピンモータ５１の軸受部が劣化することが問題となってきた。
【００１４】
本発明の目的は、処理雰囲気中のミストの侵入による回転駆動部の劣化を防止し得るとともに、回転駆動部から発生するパーティクルによる基板の汚染を防止し得る基板回転処理装置を実現することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る基板回転処理装置は、回転軸受部に支持されて上方に延びる回転軸を有するモータと、モータの回転軸の先端に取り付けられかつ基板を保持する基板保持部とを備えた基板回転処理装置において、回転軸受部の上方における回転軸の周囲に磁性流体シールを配設し、磁性流体シールの上方における回転軸の周囲に隘路を形成するためのラビリンス部材を配設したものである。
【００１６】
この場合、磁性流体シールを配設したことによりモータの回転軸受部から発生したパーティクルは、磁性流体シールによって基板保持部側への移動が妨げられる。これによって、回転軸受部から発生するパーティクルによる基板の汚染が防止される。
【００１７】
磁性流体シールは、微細な塵や埃の通過を遮断することができる。このため、微細なミストやパーティクルが含まれる処理雰囲気下で使用される場合でも基板の汚染を防止し、基板回転処理装置の回転駆動部の信頼性を向上することができる。
【００１８】
また、磁性流体シールの上方にラビリンス部材を設けて隘路を形成しているので、基板保持部側から侵入したミストや廃液は、この隘路を通過しなければ磁性流体シールに到達することができない。このため、磁性流体シールにミスト等が付着することが防止され、これによって磁性流体シールの寿命を長く保つことができる。
【００１９】
一方、モータの回転軸受部側で発生したパーティクルは、万一磁性流体シールを通過した場合でも、この隘路を通過しなければ基板保持部側へ進行することができない。このため、回転軸受部側から発生するパーティクルが処理中の基板を汚染することを防止することができる。
【００２０】
以上のことから、回転処理中の基板に汚染が生じることのない、かつ回転駆動部の信頼性に優れた基板回転処理装置を得ることができる。
【００２１】
第２の発明に係る基板回転処理装置は、第１の発明に係る基板回転処理装置の構成において、ラビリンス部材の上方において回転軸を取り囲む円筒部材と、円筒部材の内部に不活性気体を供給する気体供給手段とをさらに備えたものである。
【００２２】
この場合、ラビリンス部材の上部に円筒部材を設けて回転軸との間に空間を形成し、この空間内に不活性気体を充填させている。このため、不活性気体が充填された円筒部材の内側に外部からミストが侵入するのを防止することができる。これにより、ミストが磁性流体シールに付着して磁性流体シールが劣化することが防止され、磁性流体シールの寿命を長く保つことができる。
【００２３】
第３の発明に係る基板回転処理装置は、回転軸受部に支持されて上方に延びる回転軸を有するモータと、モータの回転軸の先端に取り付けられかつ基板を保持する基板保持部とを備えた基板回転処理装置において、回転軸受部の上方における回転軸の周囲に磁性流体シールを配設し、磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間に不活性気体を導入するガス導入路を設けるとともに、磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間から不活性気体を排出するガス排出路を設けたものである。
【００２４】
この場合、磁性流体シールを配設したことによりモータの回転軸受部から発生したパーティクルは、磁性流体シールによって基板保持部側への移動が妨げられる。これによって、回転軸受部から発生するパーティクルによる基板の汚染が防止される。
【００２５】
磁性流体シールは、微細な塵や埃の通過を遮断することができる。このため、微細なミストやパーティクルが含まれる処理雰囲気下で使用される場合でも基板の汚染を防止し、基板回転処理装置の回転駆動部の信頼性を向上することができる。
【００２６】
また、ガス導入路およびガス排出路を設けたことにより、ガス導入路から磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間を通り、さらにガス排出路を通って外部へ排出される不活性気体の流れを形成することができる。これにより、基板保持部側から磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間に侵入したミスト等を、不活性気体の流れに沿って外部へ排出することができる。このため、磁性流体シールにミスト等が付着することが防止され、磁性流体シールの寿命を長く保つことができる。
【００２７】
一方、モータの回転軸受部側で発生したパーティクルは、万一磁性流体シールを通過した場合でも、この不活性気体の流れに沿って外部へ放出される。このため、回転軸受部側から発生するパーティクルが処理中の基板を汚染することを防止することができる。
【００２８】
以上のことから、回転処理中の基板に汚染が生じることのない、かつ回転駆動部の信頼性に優れた基板回転処理装置を得ることができる。
【００２９】
第４の発明に係る基板回転処理装置は、第３の発明に係る基板回転処理装置の構成において、磁性流体シールの上方において回転軸を取り囲む円筒部材をさらに備え、ガス導入路は、不活性気体が円筒部材の内部および磁性流体シールの上方で磁性流体シールに接する空間にそれぞれ導入されるように分岐されたものである。
【００３０】
この場合、ガス導入路の分岐した一方によって、円筒部材の内部に不活性気体を充填させている。このため、不活性気体が充填された円筒部材の内側に外部からミストが侵入するのを防止することができる。これにより、ミストが磁性流体シールに付着して磁性流体シールが劣化することが防止され、磁性流体シールの寿命を長く保つことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例による回転塗布装置の断面構造図であり、図２は、その要部断面構造図である。図１および図２に示す回転塗布装置は、基板２１の表面にレジスト等の塗布液を滴下した後、基板２１を回転させることによって基板２１の上面に塗布液を均一に塗り広げる装置である。
【００３２】
回転塗布装置は、基板２１を保持して回転する基板保持台２０を備えている。基板保持台２０は基板２１の裏面を真空吸着して保持する真空チャックから構成されている。基板保持台２０はスピンモータ１の回転軸２の先端に取り付けられている。
【００３３】
スピンモータ１の上面にはシール取り付け部材７が取り付けられている。さらに、その上面にモータ固定フランジ３ａが取り付けられている。モータ固定フランジ３ａは、固定部材３ｂ，３ｃによって固定フレーム１１に固定されている。これによって、スピンモータ１は、回転軸２が鉛直方向に向くように固定される。
【００３４】
図２に示すように、回転軸２がスピンモータ１の上蓋１ａを貫通する部分には、回転軸２を支持するベアリング軸受１０が配置されている。
【００３５】
回転軸２の先端側には円筒状のスリーブ４が設けられている。スリーブ４の下端はモータ固定フランジ３ａの上面に嵌め込まれて固定されている。スリーブ４の内側には回転軸２との間に空間Ｄが構成されている。
【００３６】
図１に示すように、回転塗布装置は、さらに、基板２１の周囲を取り囲むカップ３０と、カップ３０を鉛直方向に昇降させる昇降機構部４０とを備えている。
【００３７】
カップ３０の上面側には、清浄な空気流３４を導入するための開口部３３が形成されている。また、カップ３０の下面側には、塗布液の廃液を外部へ排出するためのドレイン排出口３１と、ミストを含む空気流３４を外部へ排気するための排気口３２が設けられている。
【００３８】
また、昇降機構部４０は、カップ３０の下面に連結されるフレーム４１と、フレーム４１を鉛直方向に移動力させるためのシリンダ４２とから構成されている。フレーム４１は、シリンダ４２のロッド４３の先端側に取り付けられている。
【００３９】
基板２１の回転塗布処理を行う場合には、シリンダ４２のロッド４３が上昇し、フレーム４１を上方に押し上げ、同時にフレーム４１に連結されるカップ３０が上方に押し上げられ、図１に示すような基板２１を取り囲む状態に設定される。また、基板２１の給排時には、シリンダ４２のロッド４３が下降し、カップ３０が降下して基板２１がカップ３０の開口部３３から突出した状態となる。この状態で基板搬送アームによって基板２１の供給あるいは排出が行われる。
【００４０】
上記のような構造を有する回転塗布装置は、基板２１の周囲の処理雰囲気とスピンモータ１のベアリング軸受１０周辺の雰囲気とを遮断するために、以下のような構造を有している。
【００４１】
まず、第１の構造として、図２に示すように、スピンモータ１のベアリング軸受１０の上部に磁性流体シール９が設けられている。磁性流体シール９は、ベアリング軸受１０の上方に回転軸２に沿って構成される空間Ｂを密閉するように配置されている。この磁性流体シール９は、リング状の磁石を有し、この磁石と回転軸２との隙間に磁性流体を密封した構造を有している。密封された磁性流体中には高い磁場が形成され、これによって微細な粉塵を捕獲する。このため、ベアリング軸受１０から発生したパーティクルは、空間Ｂ内を上昇したとしても磁性流体シール９の磁性流体に捕獲され、あるいはリング状の磁石によって上方への移動が妨げられる。したがって、従来のようにベアリング軸受から発生したパーティクルが回転軸に沿って上方に舞い上がり、カップ内の雰囲気中に巻き上げられて基板の表面を汚染するといった事態の発生が防止される。
【００４２】
次に、第２の構造として、磁性流体シール９の上方に、ラビリンスプレート６が取り付けられている。ラビリンスプレート６の中心部は回転軸２に固定されている。ラビリンスプレート６の周縁部には鉛直下方に突出する環状突出部６ａが形成されている。また、シール取り付け部材７の上面には、ラビリンスプレート６の突起部６ａよりも径の小さい環状突起部７ａが鉛直上方に向かって形成されている。
【００４３】
ラビリンスプレート６の環状突起部６ａとシール取り付け部材７の環状突起部７ａとは互いに噛み合うように配置されている。このような構造により、磁性流体シール９の上方の空間Ｃには、ラビリンスプレート６とシール取り付け部材７の上面部によって隘路（ラビリンス構造）が構成されている。
【００４４】
このようなラビリンスプレート６を設けると、塗布液がスリーブ４の上方から侵入してきた場合でも、ラビリンスプレート６によって鉛直下方への進行が阻止される。また、ラビリンスプレート６からさらに下方に進行しようとすれば、ラビリンスプレート６とシール取り付け部材７とによって構成される隘路をくぐり抜けなければならない。このような隘路をくぐり抜けることは実際上困難である。このため、侵入してきた塗布液によって磁性流体シール９が劣化することが防止される。特に、磁性流体シール９は溶剤や水等に弱いため、ラビリンスプレート６を設けることにより、磁性流体シール９の寿命を長く保つことができる。
【００４５】
また、ベアリング軸受１０側で発生したパーティクルが何らかの原因により磁性流体シール９を通過して空間Ｃ内に巻き上げられた場合でも、この隘路が構成されていることにより、さらに上方へ進行することが防止される。
【００４６】
さらに、第３の構造として、スリーブ４の内部に不活性ガス（窒素ガス）を充填する機構を備えている。すなわち、モータ固定フランジ３ａおよびスリーブ４の内部に窒素（Ｎ2 ）ガスを導入するガス導入路８ａを形成している。ガス導入路８ａの先端側は分岐している。ガス導入路８ａの分岐した先端の一方は、鉛直上方に向かい、空間Ｄ内に窒素ガスを吹き出すように形成されている。空間Ｄに吹き出された窒素ガスはスリーブ４の上端から基板保持台２０の裏面側に僅かに流出する。このため、基板保持台２０の裏面側に回り込んでくるミストがスリーブ４の上端から空間Ｄ内に侵入するのを防止することができる。
【００４７】
また、ガス導入路８ａの分岐した先端のもう一方は、空間Ｃに向けて形成されている。さらに、モータ固定フランジ３ａには、空間Ｃに繋がる位置にガス排出路８ｂが形成されている。そして、ガス排出路８ｂから外方へ排気すると、ガス導入路８ａから空間Ｃを通り、さらにガス排出路８ｂを通って外部へ排出される窒素ガスの流れを形成することができる。このため、スリーブ４の上端からミストが侵入したとしても、あるいはスピンモータ１のベアリング軸受１０からパーティクルが上昇してきたとしても、窒素ガスの流れに沿って空間Ｃから外方へミストやパーティクルを排出することができる。
【００４８】
このように、本実施例による回転塗布装置は、磁性流体シール９を設けることにより、スピンモータ１側で発生したパーィクルの巻き上げを防止することができる。これに加えて、ラビリンスプレート６を設けることにより、磁性流体シール９の寿命を長く保つことができる効果をさらに得ることができる。さらに、スリーブ４の内部に不活性ガスを供給するように構成したことにより、スリーブ４内部へのミストや塗布液の侵入が防止され、スピンモータ１の劣化や故障の原因が取り除かれるという効果をさらに得ることができる。
【００４９】
なお、磁性流体シール９はラビリンスプレート６および不活性ガスの供給構造とともに設けられるのが好ましいが、単独で、あるいはラビリンスプレート６および不活性ガスの供給構造のいずれか一方と組み合わせて設けられてもよい。
【００５０】
また、上記実施例においては、図２に示すように、磁性流体シール９が、スピンモータ１の上部に取り付けられたシール取り付け部材７の内部に挿入されている。しかしながら、磁性流体シール９は、この位置に限定されるものではなく、例えば、スピンモータ１の上蓋１ａに取り付けてもよく、あるいはスリーブ４の内部に設けてもよい。
【００５１】
さらに、上記実施例では回転塗布装置を例に説明したが、磁性流体シール９、不活性ガス充填機構ならびにラビリンスプレート６を用いたシール構造は他の回転基板処理装置、例えば回転式現像装置あるいは回転式基板洗浄装置の回転機構部に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による回転塗布装置の断面構造図である。
【図２】図１に示す回転塗布装置の要部断面構造図である。
【図３】従来の回転塗布装置の断面構造図である。
【符号の説明】
１  スピンモータ
２  回転軸
３ａ  モータ固定フランジ
４  スリーブ
６  ラビリンスプレート
７  シール取り付け部材
８ａ  ガス導入路
８ｂ  ガス排出路
９  磁性流体シール
１０  ベアリング軸受
２０  基板保持台
２１  基板
【図１】
0003617712.tif 000002
【図２】
0003617712.tif 000003
【図３】
0003617712.tif 000004