(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引源からの吸引力により基板を吸引保持して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、
前記吸引源に接続される中空の通路をその内部に設けた上下方向に延びる回転軸を有するモータと、
前記モータの回転軸の先端に取り付けられ、基板の裏面を支持する円板状の支持部と、前記支持部の下面に設けられかつ前記回転軸の先端部が嵌合する孔部と、一端が前記支持部の上面に開口するとともに他端が前記回転軸の通路に連通する吸引路とを有する回転部材とを備え、
前記回転軸の先端部と前記回転部材の前記孔部とが嵌合する範囲において、前記孔部の内周面に第１の環状溝が形成され、前記第１の環状溝よりも下方の位置における前記回転軸の外周面に第２の環状溝が形成され、
前記第１の環状溝に第１の環状のシール部材が装着され、かつ前記第２の環状溝に第２の環状のシール部材が装着されることにより、前記孔部の内周面と前記回転軸の先端部の外周面との間に上下に前記第１および第２の環状のシール部材が介挿されたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記第１および第２の環状のシール部材がゴム材料からなることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
吸引源からの吸引力により基板を吸引保持して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、
前記吸引源に接続される中空の通路をその内部に設けた上下方向に延びる回転軸を有するモータと、
前記モータの回転軸の先端に取り付けられ、基板の裏面を支持する円板状の支持部と、前記支持部の下面に設けられかつ前記回転軸の先端部が嵌合する孔部と、一端が前記支持部の上面に開口するとともに他端が前記回転軸の通路に連通する吸引路とを有する回転部材とを備え、
前記回転軸の先端部と前記回転部材の前記孔部とが嵌合する範囲において、前記孔部の内周面に第１の環状溝が形成され、前記第１の環状溝よりも下方の位置における前記回転軸の外周面に第２の環状溝が形成され、
前記第１の環状溝に第１の間隔保持部材が装着され、かつ前記第２の環状溝に第２の間隔保持部材が装着されることにより、前記孔部の内周面と前記回転軸の先端部の外周面との間に上下に第１および第２の間隔保持部材が介挿されたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
前記第１および第２の間隔保持部材のうち少なくとも１つが環状のシール部材であることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記環状のシール部材がゴム材料からなることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸引源からの吸引力により基板を吸引保持して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フォトレジスト液等の処理液の塗布処理、現像処理、洗浄処理等の種々の処理を行うために基板処理装置が用いられている。
【０００３】
たとえば回転式の塗布装置では、基板を水平に保持しつつ回転させ、基板上にフォトレジスト等の処理液を塗布する。また、回転式の現像装置では、基板を水平に保持しつつ回転させ、基板上に現像液を供給する。
【０００４】
図４は従来の回転式の基板処理装置の主要部の構成を示す概略断面図である。図４において、回転式の基板処理装置は、基板Ｗを真空吸引により水平姿勢に吸着保持する回転保持部（スピンチャック）４０を備える。回転保持部４０はモータ（図示せず）の回転軸２の先端に取り付けられ、鉛直軸の周りで回転駆動される。回転保持部４０は円板状支持部４１および筒状嵌合部４２を有し、筒状嵌合部４２をモータの回転軸２の先端に嵌合して取り付けられている。
【０００５】
筒状嵌合部４２には切欠き部４２ａが形成されており、この切欠き部４２ａが回転軸２の外周面に突出した回り止めピン２ｂに係合することにより回転保持部４０と回転軸２とが一体となって回転する。
【０００６】
回転軸２には真空吸引源１２に接続される中空の通路２ａが形成されている。また、回転保持部４０には回転軸２の中空の通路２ａに連通する吸引路４３が形成されている。これにより、円板状支持部４１の表面上に載置された基板Ｗは回転保持部４０の吸引路４３および回転軸２の通路２ａを通り真空吸引源１２により円板状支持部４１の表面に真空吸着され、モータの回転により回転駆動される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の基板処理装置の回転保持部４０はモータの回転軸２の先端に着脱自在に嵌合されている。回転保持部４０の筒状嵌合部４２とモータの回転軸２の先端部の外周面との間には、加工精度上隙間Ａが形成されている。このため、基板Ｗの真空吸着時には、筒状嵌合部４２と回転軸２との隙間Ａを通り回転軸２の通路２ａ内に外気が吸い込まれ、真空漏れ（リーク）が発生している。このような真空漏れが生じると、基板Ｗを円板状支持部４１に保持する真空吸着力が低下する。
【０００８】
従来では、基板Ｗが小径であり、また回転処理の際の基板Ｗの回転速度も比較的低速であった。このため、筒状嵌合部４２と回転軸２との隙間Ａからの真空漏れは問題とならなかった。
【０００９】
しかしながら、近年では、基板Ｗが大径化し、重量が大きくなっている。また、塗布装置等では基板Ｗの表面に処理液をより薄く塗布するために、基板Ｗの回転速度が大きくなっている。このため、基板Ｗを回転保持部４０に保持するにはより大きな真空吸着力が要求されている。これに対し、筒状嵌合部４２と回転軸２との隙間Ａからの真空漏れは基板Ｗの真空吸着力の低下を生じさせるため、回転保持部４０から基板Ｗが離脱するおそれがある。
【００１０】
また、図５は回転保持部の回転時の状態を示す模式図である。図５に示すように、回転保持部４０の筒状嵌合部４２と回転軸２との間に隙間Ａがあると、基板Ｗを保持する円板状支持部４１の表面が水平方向から傾いた状態で回転駆動される場合がある。この場合、たとえば直径２００ｍｍの基板（ウエハ）Ｗでは、基板Ｗの外周端が上下方向に０．５ｍｍ程度振動しながら回転する。このため、基板Ｗの表面に塗り広げられる塗布液の膜厚の均一性が損なわれる場合がある。
【００１１】
また、回転式の塗布装置のエッジクリーナノズルや基板Ｗの裏面を洗浄する裏面洗浄ノズル等は、動作時に基板Ｗの表面に近接して配置されている。このため、基板Ｗの表面が上下方向に振動しながら回転駆動されると、基板Ｗの表面がエッジクリーナノズルあるいは裏面洗浄ノズルに衝突し、ノズルが損傷したり、基板Ｗが損傷するおそれがある。
【００１２】
上記のような不都合を解消するためには、回転保持部４０の筒状嵌合部４２と回転軸２との隙間Ａを微小にすればよい。しかしながら、この隙間Ａを微小にするためには、回転軸２と筒状嵌合部４２との嵌合部分の加工精度を極めて高くする必要があり、加工が困難になりかつ加工コストが上昇する。
【００１３】
また、保守作業のために、回転保持部４０を回転軸２から容易に取外し可能な構造とする必要がある。このため、隙間Ａを微小に形成すると回転保持部４０の着脱が困難となり、保守作業の効率が低下する。さらに、回転保持部４０と回転軸２とをボルト等の固定部材で固定することも考えられるが、回転保持部４０近傍の作業スペース上の制約等からボルトを用いた固定構造を採用することは困難である。
【００１４】
本発明の目的は、基板の裏面を真空吸着して保持する基板保持手段において真空漏れが防止された基板処理装置を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、基板の上下方向の振動が防止された基板処理装置を提供することである。
【００１６】
【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、吸引源からの吸引力により基板を吸引保持して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、吸引源に接続される中空の通路をその内部に設けた上下方向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、基板の裏面を支持する円板状の支持部と、支持部の下面に設けられかつ回転軸の先端部が嵌合する孔部と、一端が支持部の上面に開口するとともに他端が回転軸の通路に連通する吸引路とを有する回転部材とを備え、回転軸の先端部と回転部材の孔部とが嵌合する範囲において、孔部の内周面に第１の環状溝が形成され、第１の環状溝よりも下方の位置における回転軸の外周面に第２の環状溝が形成され、第１の環状溝に第１の環状のシール部材が装着され、かつ第２の環状溝に第２の環状のシール部材が装着されることにより、孔部の内周面と回転軸の先端部の外周面との間に上下に第１および第２の環状のシール部材が介挿されたものである。
【００１７】
第１の発明に係る基板処理装置においては、回転部材の孔部がモータの回転軸の先端部に嵌合することによって回転部材が回転軸の先端部に取り付けられ、回転部材の吸引路および回転軸の中空の通路により、吸引源に接続される真空吸引経路が構成される。この真空吸引経路を通して基板が回転部材の支持部上に吸引保持される。回転部材の孔部の内周面と回転軸の外周面との間には、保守作業時に回転部材と回転軸との着脱を容易にするために隙間が形成されている。そして、この回転部材の孔部の内周面と回転軸の外周面との隙間に第１および第２の環状のシール部材が介挿されている。第１および第２の環状のシール部材は回転部材の孔部の内周面と回転軸の外周面との隙間を塞ぎ、真空吸引経路の真空漏れが生じることを防止する。これにより、真空漏れによる基板の吸着保持力の低下が防止され、大口径の基板を保持して高速で回転させることができる。
【００１８】
この場合、上方に配置される第１の環状溝を孔部の内周面に形成し、下方に配置される第２の環状溝を回転軸の外周面に形成することにより、回転部材を回転軸の先端部に取り付ける際に、回転軸の先端部が第１の環状溝に装着される第１の環状のシール部材に到達するまでの距離を長く、かつ到達後に回転軸の先端部が第１の環状のシール部材の内側に嵌合される距離を短くして嵌合時の抵抗を低減させている。これにより、回転部材を回転軸の先端部に取り付け、また取り外すことが容易となり、保守作業時の利便性が向上する。
【００１９】
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、第１および第２の環状のシール部材がゴム材料からなるものである。
【００２０】
この場合、ゴム材料からなる第１および第２の環状のシール部材を用いることにより、ゴムの弾性力によって回転部材の孔部の内周面と回転軸の外周面との隙間が閉塞され、真空吸引経路の真空漏れによる回転部材の基板の吸着保持力の低下を防止することができる。
【００２１】
第３の発明に係る基板処理装置は、吸引源からの吸引力により基板を吸引保持して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、吸引源に接続される中空の通路をその内部に設けた上下方向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、基板の裏面を支持する円板状の支持部と、支持部の下面に設けられかつ回転軸の先端部が嵌合する孔部と、一端が支持部の上面に開口するとともに他端が回転軸の通路に連通する吸引路とを有する回転部材とを備え、回転軸の先端部と回転部材の孔部とが嵌合する範囲において、孔部の内周面に第１の環状溝が形成され、第１の環状溝よりも下方の位置における回転軸の外周面に第２の環状溝が形成され、第１の環状溝に第１の間隔保持部材が装着され、かつ第２の環状溝に第２の間隔保持部材が装着されることにより、孔部の内周面と回転軸の先端部の外周面との間に上下に第１および第２の間隔保持部材が介挿されたものである。
【００２２】
第３の発明に係る基板処理装置においては、回転部材の孔部がモータの回転軸の先端部に嵌合することによって回転部材が回転軸の先端部に取り付けられ、回転部材の吸引路および回転軸の中空の通路により吸引源に接続される真空吸引経路が構成される。この真空吸引経路を通して基板が回転部材の支持部上に吸引保持される。回転部材の孔部の内周面と回転軸の外周面との間には、回転部材と回転軸との着脱を容易にするために隙間が形成されている。そして、この回転部材の孔部の内周面と回転軸の外周面との隙間に第１および第２の間隔保持部材が介挿されている。第１および第２の間隔保持部材は上下２か所で回転部材と回転軸とに接触することによってがたつき無く回転部材を回転軸の先端部に保持することができる。これにより、回転部材と回転軸との取り付けのがたつきにより基板の端部が上下に振動しながら回転することが防止され、基板の回転処理の処理状態の均一性が保持されるとともに、回転する基板の上下振動によって基板と基板に近接配置される部材との衝突事故を未然に防止することができる。
【００２３】
この場合、上方に配置される第１の環状溝を孔部の内周面に形成し、下方に配置される第２の環状溝を回転軸の外周面に形成することにより、回転部材を回転軸の先端部に取り付ける際に、回転軸の先端部が第１の環状溝に装着される第１の間隔保持部材に到達するまでの距離を長く、かつ到達後に回転軸の先端部が第１の間隔保持部材の内側に嵌合される距離を短くして嵌合時の抵抗を低減させている。これにより、回転部材を回転軸の先端部に取り付け、また取り外すことが容易となり、保守作業時の利便性が向上する。
【００２４】
第４の発明に係る基板処理装置は、第３の発明に係る基板処理装置の構成において、第１および第２の間隔保持部材のうち少なくとも１つが環状のシール部材であるものである。
【００２５】
この場合、第１および第２の間隔保持部材の少なくとも１つに環状のシール部材を用いることにより、回転部材の取り付けのがたつきを防止することに加え、回転部材の孔部の内周面と回転軸の外周面との隙間の気密性を確保することができる。これにより、基板の回転処理の処理状態の均一性が確保されるとともに、回転する基板の上下振動によって基板と基板に近接配置される部材との衝突事故を未然に防止することができ、さらに真空漏れによる基板の吸着保持力の低下が防止され、大口径の基板を保持して高速で回転させることができる。
【００２６】
第５の発明に係る基板処理装置は、第４の発明に係る基板処理装置の構成において、環状のシール部材がゴム材料からなるものである。
【００２７】
この場合、ゴム材料からなる環状のシール部材を用いることにより、ゴムの弾性力によって回転部材の孔部の内周面と回転軸の外周面との隙間が閉鎖され、真空吸引経路の真空漏れによる回転部材の基板の吸着保持力の低下を防止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施例における基板処理装置の概略断面図である。本実施例では、基板処理装置の一例として回転式の塗布装置について説明する。
【００２９】
図１において、基板処理装置は、基板Ｗを水平姿勢で吸着保持する真空吸引式の回転保持部（スピンチャック）２０を備える。回転保持部２０はモータ３の回転軸２の先端に取り付けられ、鉛直軸の周りで回転駆動される。モータ３の回転軸２は中空構造を有し、下端が真空ポンプ等の真空吸引源１２に連結される。
【００３０】
真空吸引源１２は、回転軸２の内部の空間を通して回転保持部２０上の基板Ｗを吸引する。これにより、基板Ｗが回転保持部２０上に吸着保持される。回転保持部２０の構造については後述する。
【００３１】
回転保持部２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲むように飛散防止用カップ４が設けられている。このカップ４は上カップ４ａと下カップ４ｂとから構成され、上カップ４ａは下カップ４ｂに着脱自在に取り付けられている。上カップ４ａには開口部１３が設けられ、下カップ４ｂの下部には排液口８および複数の排気口７が設けられている。排気口７は工場内の排気設備に接続される。回転保持部２０の下方には、中カップ６が配置されている。この中カップ６は、外周部に向かって斜め下方に傾斜する傾斜面を有する。
【００３２】
回転保持部２０の上方には、基板Ｗ上にレジスト液を吐出するレジストノズル９が上下動可能かつ基板Ｗの上方位置とカップ４の外部の待機位置との間で移動可能に設けられている。また、基板Ｗの下方には、基板Ｗの裏面を洗浄するためのリンス液を吐出する複数の裏面洗浄ノズル１１が配置されている。
【００３３】
レジスト液の塗布処理時には、上方から清浄な空気が上カップ４ａの開口部１３を通して基板Ｗの表面に供給される。レジストノズル９から回転保持部２０に保持された基板Ｗ上にレジスト液が吐出され、基板Ｗが回転することにより基板Ｗの表面の全体にレジスト液が塗り広げられる。
【００３４】
図２は図１の基板処理装置の回転保持部の断面図であり、図３は図１の基板処理装置の回転保持部の平面図である。
【００３５】
回転保持部２０は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ポリアセタール等の合成樹脂あるいは金属材料により形成され、円板状支持部２１および筒状嵌合部２２を有する。円板状支持部２１の上面の外周部には、基板Ｗの裏面を支持する環状壁部２３が形成されている。また、円板状支持部２１の上面の環状壁部２３より内側の領域には、複数の突起部２４が設けられている。これら複数の突起部２４は基板Ｗの裏面を支持する。環状壁部２３の外周縁部２１ａは曲面加工または面取り加工が施されている。このため、環状壁部２３の外周縁部２１ａに異物が衝突した場合でも上方に突出する突起部が形成されにくくなる。したがって、突起部の形成により基板Ｗと環状壁部２３の上面との間に隙間が生じて真空漏れが発生することを防止することができる。
【００３６】
筒状嵌合部２２にはモータ３の回転軸２の先端を受け入れる嵌合孔２２ｂが形成されている。筒状嵌合部２２の中央部分には回転軸２の中空の通路２ａに連通する連通路２５および連通路２５から斜め上方に延びる傾斜路２６が形成されている。傾斜路２６の開口端は円板状支持部４１の回転中心から半径方向にずれた位置に形成されている。そして、この傾斜路２６、連通路２５および回転軸２の中空の通路２ａからなる真空吸引経路を通して真空吸引源１２が基板Ｗの裏面を真空吸着し、基板Ｗを円板状支持部２１上に吸着保持する。
【００３７】
傾斜路２６の開口端を回転保持部２０の中心軸から外れた位置に形成することにより、処理液が傾斜路２６内に侵入した場合でも、直ちに回転軸２の中空の通路２ａを通りモータ３の内部に侵入することを防止することができる。
【００３８】
また、回転部材２０の筒状嵌合部２２と回転軸２の先端部との嵌合部には第１および第２のＯリング２８，３０が配設されている。上方側に配設された第１のＯリング２８は、嵌合孔２２ｂの内周面に形成された第１の環状溝２７内に装着されている。第１のＯリング２８は耐薬性や弾性を有する材料、たとえばパーフロロエラストマーあるいはフッ素系ゴムにより形成されている。
【００３９】
第１のＯリング２８は、真空吸引時に、筒状嵌合部２２の嵌合孔２２ｂの内周面と回転軸２の先端部外周面との隙間Ａから外気が回転軸２の中空の通路２ａ等の真空吸引経路内に吸い込まれ、真空吸引経路の真空漏れが生じることを防止する。
【００４０】
また、回転軸２の下方側に配設された第２のＯリング３０は、回転軸２の外周面に形成された第２の環状溝２９内に装着されている。第２のＯリング３０は耐薬性および弾性を有し、筒状嵌合部２２の嵌合孔２２ｂの内周面に対して滑りが良い材料、たとえばフッ素ゴムの表面にＦＥＰ（４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体）あるいはＰＦＡ（４フッ化エチレン−パーフルビニルエーテル共重合体）を被覆したもの、あるいはＦＥＰまたはＰＦＡからなる中空環状体等により形成されている。
【００４１】
第２のＯリング３０は、第１のＯリング２８とともに筒状嵌合部２２と回転軸２との隙間Ａに充填されることにより、回転部材２０の筒状嵌合部２２と回転軸２とのがたつきを防止し、回転軸２の回転中心と回転保持部２０の回転中心とを一致させる。これにより、回転部材２０は基板Ｗを水平姿勢に保持して回転させることができる。
【００４２】
回転保持部２０を回転軸２に嵌合する場合には、まず第１のＯリング２８を筒状嵌合部２２の内周面の第１の環状溝２７に装着し、第１のＯリング３０を回転軸２の外周面の第２の環状溝２９に装着する。その後、嵌合孔２２ｂ内に回転軸２の先端が挿入されるように筒状嵌合部２２を回転軸２の上端に差し込み始める。この場合、回転軸２の先端が第１のＯリング２８に到達するまでは嵌合孔２２ｂの内周面と回転軸２の外周面との間に隙間Ａがあることにより抵抗なく筒状嵌合部２２を回転軸２の先端に差し込むことができる。
【００４３】
そして、回転軸２の先端が第１のＯリング２８に接触した後は、筒状嵌合部２２を押し込むことによって第１のＯリング２８の内側に回転軸２の先端部を挿入し、同時に第２のＯリング３０を嵌合孔２２ｂの内周面に挿入することができる。
【００４４】
すなわち、第１のＯリング２８を筒状嵌合部２２の嵌合孔２２ｂの内周面の上方に形成することにより回転軸２への筒状嵌合部２２の差し込みを容易とし、かつ第２のＯリング３０を回転軸２の外周面に取り付けることにより、第２のＯリング３０を筒状嵌合部２２の嵌合孔２２ｂの内周面に沿って差し込みやすく構成されている。
【００４５】
本実施例において、回転保持部２０が本発明の回転部材に相当し、円板状支持部２１が支持部に相当し、連通路２５および傾斜路２６が吸引路に相当し、嵌合孔２２ｂが孔部に相当し、第１のＯリング２８が第１の環状のシール部材および第１の間隔保持部材に相当し、第２のＯリング３０が第２の環状シール部材および第２の間隔保持部材に相当する。
【００４６】
なお、第２のＯリング３０は円環状のみならず、その一部が切断された形状であってもよい。一部を切断することにより、第２の環状溝２９内に装着することが容易となる。
【００４７】
また、第１のＯリング２８に代えて他のシール部材を用いてもよく、第２のＯリング３０に代えて、他の環状部材あるいは環状以外の部材を用いてもよい。
【００４８】
さらに、上記実施例では、回転式の塗布装置を例に説明したが、回転式の現像装置あるいは回転式の洗浄装置等他の回転式の基板処理装置に対しても本発明による回転保持部の構造を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における基板処理装置の概略断面図である。
【図２】図１の基板処理装置における回転保持部の断面図である。
【図３】図１の基板処理装置における回転保持部の平面図である。
【図４】従来の基板処理装置の回転保持部の断面図である。
【図５】図４の回転保持部の回転動作の説明図である。
【符号の説明】
２  回転軸
２ａ  通路
２ｂ  回り止めピン
３  モータ
１２  真空吸引源
２０  回転保持部
２１  円板状支持部
２２  筒状嵌合部
２２ａ  切欠き部
２２ｂ  嵌合孔
２５  連通路
２６  傾斜路
２７，２９  第１および第２の環状溝
２８，３０  第１および第２のＯリング
【図１】
0003654764.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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