(57)【要約】  【課題】処理液によるモータの駆動軸の腐食を防止することができる基板保持装置を提供する。  【解決手段】基板保持装置１は、ケース２と、ケース２の周囲を取り囲むように配置されたカップ３と、ケース２内に収容されたモータ４と、ケース２の上面を貫通してほぼ鉛直に延びた回転軸５と、回転軸５の上端に着脱可能に取り付けられた吸引保持ベース６とを備えている。モータ４は、モータブロック２０の下面に結合されて保持されている。吸引保持ベース６とモータブロック２０との間には、これらの間において回転軸５を全周に渡って非接触状態で覆う固定筒部材３８が設けられている。吸引保持ベース６の下端部と固定筒部材３８の上端部とは、ラビリンス間隙５１を有するラビリンス構造をなして結合され、このラビリンス構造によって、吸引保持ベース６の下端部と固定筒部材３８の上端部との間がシールされている。【選択図】        図１
2006093441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液を用いた処理の対象となる基板を保持するための基板保持装置であって、
モータと、
このモータの駆動軸を兼ねる回転軸と、
この回転軸に結合され、上記回転軸と一体的に回転し、基板の裏面を吸引保持するための吸引保持ベースと、
この吸引保持ベースと上記モータとの間において、上記モータに対して固定配置され、上記回転軸を回転自在に挿通する固定筒部材とを含み、
上記吸引保持ベースと上記固定筒部材とは、ラビリンス間隙を有するラビリンス構造をなして結合されていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
上記回転軸と上記固定筒部材との間には、上記ラビリンス間隙に連通する隙間が形成されており、
上記ラビリンス間隙に接続され、上記ラビリンス間隙内の空気を吸引する吸引手段と、
上記固定筒部材の外面から上記隙間まで上記固定筒部材を貫通して形成され、上記モータの周囲の空間と上記隙間とを連通する貫通路とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
【請求項３】
上記吸引保持ベースは、上記回転軸に対して着脱自在に結合されていることを特徴とする請求項１または２記載の基板保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板等の基板を保持するための基板保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、半導体装置の製造工程において用いられる枚葉式の基板処理装置は、半導体ウエハの裏面を吸引保持して回転する吸引型のスピンチャックと、このスピンチャックに吸引保持された半導体ウエハに薬液等の処理液を供給するためのノズルとを備えている。そして、スピンチャックによって半導体ウエハを水平面内で回転させつつ、その回転中の半導体ウエハにノズルから処理液が供給されることによって、半導体ウエハに対する処理液による処理が施される。
【０００３】
スピンチャックは、鉛直方向に延びる中空のモータ駆動軸の上端に、フッ素樹脂等の耐食性材料からなる円板状の吸引保持ベースを結合した構成を有している。吸引保持ベースの上面は、半導体ウエハの裏面を吸引保持する吸引保持面とされており、吸引保持ベースの内部には、吸引保持面に開口する吸引口に連通する吸引経路が形成されている。この吸引経路は、モータ駆動軸内の中空部分に連通し、この中空部分は、基板処理装置外の真空ラインに接続されている。真空ラインには、真空ポンプ等の排気装置が接続され、これにより、モータ駆動軸内の中空部分の空気が吸い出されて、吸引保持ベースの吸引保持面に半導体ウエハを吸引保持することができる。
【０００４】
スピンチャックが処理液雰囲気中で使用されることから、モータ駆動軸が露出していると、その雰囲気中の処理液成分によってモータ駆動軸が腐食されるおそれがある。そのため、モータ駆動軸は、固定配置されたスリーブに対して回転可能に挿通され、そのスリーブとモータ駆動軸との間に窒素ガスを供給することによって、モータ駆動軸の周囲に処理液雰囲気が進入することが防止されている。
【特許文献１】特開２００３−２８２５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、モータ駆動軸によって回転される吸引保持ベースの下端と固定配置されたスリーブの上端との間には隙間が生じており、この隙間からモータ駆動軸が露出するために、
その部分でモータ駆動軸に処理液成分による腐食を生じるという問題があった。
そこで、この発明の目的は、処理液によるモータの駆動軸の腐食を防止することができる基板保持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、処理液を用いた処理の対象となる基板（Ｗ）を保持するための基板保持装置（１）であって、モータ（４）と、このモータの駆動軸を兼ねる回転軸（５）と、この回転軸に結合され、上記回転軸と一体的に回転し、基板の裏面を吸引保持するための吸引保持ベース（６）と、この吸引保持ベースと上記モータとの間において、上記モータに対して固定配置され、上記回転軸を回転自在に挿通する固定筒部材（３８）とを含み、上記吸引保持ベースと上記固定筒部材とは、ラビリンス間隙（５１）を有するラビリンス構造をなして結合されていることを特徴とする基板保持装置である。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、吸引保持ベースと固定筒部材とがラビリンス構造をなして結合されている。そのラビリンス構造によって、吸引保持ベースと固定筒部材との間をシールすることができるので、それらの間を通って、基板の周囲の処理液を含む雰囲気（処理液雰囲気）がモータの駆動軸を兼ねる回転軸の周囲に進入することを防止することができる。そのため、処理液雰囲気（に含まれる処理液成分）による回転軸の腐食を防止することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記回転軸と上記固定筒部材との間には、上記ラビリンス間隙に連通する隙間が形成されており、上記ラビリンス間隙に接続され、上記ラビリンス間隙内の空気を吸引する吸引手段（５４）と、上記固定筒部材の外面から上記隙間まで上記固定筒部材を貫通して形成され、上記モータの周囲の空間と上記隙間とを連通する貫通路（５６）とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板保持装置である。
【０００９】
この発明によれば、吸引手段によってラビリンス間隙内の空気を吸い出すことができる。ラビリンス間隙内の空気を吸い出すことによって、回転軸と固定筒部材との間の隙間内の空気がラビリンス間隙に流入し、これに伴って、モータの周囲の雰囲気が貫通路を通して回転軸と固定筒部材との間の隙間に供給される。モータの腐食を防止するため、モータの周囲の雰囲気には処理液が含まれないので、そのモータの周囲の雰囲気を回転軸の周囲に供給し、その雰囲気で回転軸を保護することによって、処理液雰囲気による回転軸の腐食をより確実に防止することができる。また、ラビリンス間隙内の空気を吸い出しているので、回転軸周囲の雰囲気が吸引保持ベース側の処理液雰囲気に流出して、基板が保持される吸引保持ベース周辺をパーティクルで汚染してしまうこともない。
【００１０】
なお、請求項３に記載のように、上記吸引保持ベースは、上記回転軸に対して着脱自在に結合されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板保持装置の構成を示す断面図である。この基板保持装置１は、基板の一例としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」」という。）Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置に備えられて、処理対象のウエハＷの裏面を吸引保持して回転する吸引型のスピンチャック（バキュームチャック）である。基板処理装置におけるウエハＷの処理は、たとえば、この基板保持装置１によってウエハＷをほぼ水平な面内で回転させつつ、その回転中のウエハＷの表面および裏面に薬液などの処理液が供給されることにより達成される。
【００１２】
この基板保持装置１は、ケース２と、ケース２の周囲を取り囲むように配置されたカップ３と、ケース２内に収容されたモータ４と、ケース２の上面を貫通してほぼ鉛直に延びた回転軸５と、回転軸５の上端に着脱可能に取り付けられた吸引保持ベース６とを備えている。ケース２、カップ３および吸引保持ベース６は、処理液による腐食に対する耐性を有するフッ素樹脂等の耐食性材料を用いて形成されている。
【００１３】
ケース２は、略有底円筒状容器の天地を逆にした形状を有している。ケース２の下端部には、その外周面から外方へ広がる固定フランジ７が形成されており、この固定フランジ７は、ボルト９によって、基板処理装置のチャンバ（処理室）の底面８に固定されている。また、ケース２の上下方向中間部には、カップ３を支持するためのカップ支持フランジ１０が外周面から外方へ広がるように形成されている。さらに、ケース２の上面には、略円形状の開口１１が形成されている。
【００１４】
カップ３は、略円環板状の底板１２と、この底板１２の外周縁部に立設された略円筒状の外側壁１３と、外側壁１３の内側において底板１２に立設された略円筒状の中側壁１４と、中側壁１４のさらに内側において底板１２に立設された略円筒状の内側壁１５とを備えている。底板１２の中央部には、略円形状のケース挿通孔１６が貫通形成されており、カップ３は、そのケース挿通孔１６にケース２が挿通されて、底板１２がボルト１７でカップ支持フランジ１０に固定されることにより、ケース２に支持されている。また、外側壁１３、中側壁１４および内側壁１５は、ケース挿通孔１６の中心軸線を中心とする３重円筒状に配置されており、外側壁１３と中側壁１４との間は、ウエハＷの処理に用いた後の処理液を集めて回収するための回収溝１８とされ、中側壁１４と内側壁１５との間は、ウエハＷの処理に用いた後の処理液を集めて廃棄するための廃液溝１９とされている。
【００１５】
モータ４は、ケース２の開口１１に挿通されたモータブロック２０の下面に結合されて、ケース２内に収容された状態に設けられている。モータブロック２０は、ケース２の開口１１よりも大きな外径を有する扁平な略円筒状に形成され、その下面の外周縁部がケース２の上面に係止された係止部２１と、開口１１よりも小さな外径を有する略円筒状に形成され、ケース２の開口１１に挿通された挿通部２２とを一体的に備えている。そして、モータ４は、ケース２内に進入した挿通部２２の下面に結合されている。
【００１６】
回転軸５は、モータ４の駆動軸を兼ねている。この回転軸５は、金属製の中空軸とされており、その下端には、接続部２３を介して、基板処理装置外の真空ラインから延びる真空排気管２４が接続されている。
接続部２３は、シール部２５と、このシール部２５に結合された固定部２６を備えている。シール部２５は、回転軸５が挿通された挿通孔２７を有しており、この挿通孔２７に、回転軸５とシール部２５の内周面との間をシールする回転シール部材２８を備えている。また、固定部２６は、チャンバの底面８に固定配置されており、その上側中央部には、回転軸５の下端部が入り込むように形成された凹状空間２９が設けられている。一方、固定部２６の下側中央部には、凹状空間２９に連通する連通孔３０が固定部２６の下面まで貫通して形成されており、この連通孔３０の下端には、真空排気管２４の一端に接続された管継ぎ手３１が結合されている。さらにまた、シール部２５と固定部２６との間には、これらを気密に結合するためのシール部材（Ｏリング）３２が設けられている。これにより、回転軸５の中空部分の空気を、凹状空間２９、連通孔３０および管継ぎ手３１を通して、真空排気管２４に吸い出すことができる。
【００１７】
吸引保持ベース６は、ほぼ水平に配置される円板状部３３と、この円板状部３３の下面中央部から下方に延びる円筒状部３４とを一体的に備えている。円板状部３３の上面は、ウエハＷの裏面を吸引保持する吸引保持面とされ、円板状部３３の内部には、その吸引保持面に開口する吸引口３５と連通する吸引経路３６が形成されている。一方、円筒状部３４は、回転軸５の上端部が挿入された軸挿入空間３７を有しており、吸引経路３６は、回転軸５の中空部分に対向する位置で軸挿入空間３７に連通している。
【００１８】
このような構成により、円板状部３３の吸引保持面上にウエハＷが載置された状態で、回転軸５の中空部分の空気が吸い出されると、吸引経路３６の空気が吸い出されて、円板状部３３の吸引保持面にウエハＷが吸引保持される。そして、その状態で、モータ４を駆動させて、回転軸５を回転させることにより、ウエハＷをほぼ水平面内で回転させることができる。
【００１９】
なお、円板状部３３の吸引保持面には、その周縁全周に沿ってリング状のリブが形成されており、円板状部３３の吸引保持面にウエハＷを吸引保持した状態では、ウエハＷの裏面にリブが強く当接して、ウエハＷの裏面と吸引保持面との間に、ウエハＷの周囲の処理液を含む雰囲気（処理液雰囲気）が入らないようになっている。
また、吸引保持ベース６の下端とモータブロック２０との間には、これらの間において回転軸５を全周に渡って非接触状態で覆う固定筒部材３８が設けられている。この固定筒部材３８の下端部には、外周面から外方に広がる取付フランジ３９が形成されており、この取付フランジ３９は、ボルト４０によって、モータブロック２０の上面に固定されている。
【００２０】
さらに、ケース２の上面には、略円環板状の張出部材４１が、ケース２の外方へ張り出すように設けられており、この張出部材４１の上面と固定筒部材３８の取付フランジ３９の上面との間には、傘状の内カバー部材４２が、それらの間を閉鎖するように架設されている。張出部材４１は、内側壁１５に当接する位置まで張り出しており、張出部材４１の外周面とカップ３の内側壁１５との間には、これらを気密に結合するためのシール部材（Ｏリング）４３が設けられている。また、内カバー部材４２の上端部および下端部は、ボルト４４，４５によって、それぞれ取付フランジ３９および張出部材４１に固定されており、内カバー部材４２の上端部下面と取付フランジ３９の上面との間および内カバー部材４２の下端部下面と張出部材４１の上面との間には、それらをそれぞれ気密に結合するためのシール部材（Ｏリング）４６，４７が設けられている。これにより、張出部材４１および内カバー部材４２の上方の空間と下方の空間とは、張出部材４１および内カバー部材４２を境界として、相互間での雰囲気の流通が遮断される。そのため、張出部材４１および内カバー部材４２の下方の空間に配置されたケース２内に、ウエハＷの周囲の処理液雰囲気が進入することを防止でき、その処理液雰囲気（に含まれる処理液成分）によるモータ４などの腐食を防止することができる。
【００２１】
また、図２に示すように、固定筒部材３８の上端部には、ラビリンス形成壁４８，４９が、回転軸５の中心軸線を中心とする２重円筒状に形成されている。これに対応して、吸引保持ベース６の下端部には、回転軸５の中心軸線を中心とする円環状のラビリンス形成溝５０が形成されている。そして、このラビリンス形成溝５０に、内側のラビリンス形成壁４８が入り込み、吸引保持ベース６の下端部におけるラビリンス形成溝５０の外側の部分が、内側のラビリンス形成壁４８と外側のラビリンス形成壁４９との間に入り込んでいる。これにより、吸引保持ベース６の下端部と固定筒部材３８の上端部とは、迷路状のラビリンス間隙５１を有するラビリンス構造をなして結合しており、このラビリンス構造によって、吸引保持ベース６の下端部と固定筒部材３８の上端部との間がシールされている。そのため、吸引保持ベース６の下端部と固定筒部材３８の上端部との間を通って、ウエハＷの周囲の処理液雰囲気が回転軸５の周囲に進入することを防止でき、その処理液雰囲気による回転軸５の腐食を防止することができる。さらに、この基板保持装置１のように、回転軸５と吸引保持ベース６との間に、回転軸５の回転を停止させるためのピン６４が配置されている場合には、そのピン６４に処理液雰囲気が到達することを防止できるので、処理液雰囲気によるピン６４の腐食も防止することができる。
【００２２】
また、固定筒部材３８には、固定筒部材３８の下面からラビリンス間隙５１まで貫通する断面環状の環状路５２が形成されている。さらに、モータブロック２０には、環状路５２に連通する連通路５３が形成されており、この連通路５３には、基板処理装置外の真空ラインから延びるラビリンス用真空排気管５４の一端に取り付けられた管継ぎ手５５が接続されている。一方、ラビリンス間隙５１は、固定筒部材３８と回転軸５との間の隙間と連通し、この隙間は、モータブロック２０と回転軸５との間の隙間と連通している。また、モータブロック２０には、側面からモータブロック２０と回転軸５との間の隙間まで貫通する貫通路５６が形成されている。これにより、ラビリンス間隙５１内の空気を、環状路５２、連通路５３および管継ぎ手５５を通して、ラビリンス用真空排気管５４に吸い出すことができる。そして、これに伴って、ケース２内の空気を、貫通路５６、モータブロック２０と回転軸５との間の隙間および固定筒部材３８と回転軸５との間の隙間を通して、ラビリンス間隙５１内に吸い込むことができる。そのため、回転軸５の周囲をケース２内の空気で保護することができ、処理液雰囲気による回転軸５の腐食をより一層防止することができる。また、ラビリンス間隙５１内の空気を吸い出しているので、ケース２内の雰囲気が吸引保持ベース６側の処理液雰囲気に流出して、吸引保持ベース６に保持されるウエハＷをパーティクルで汚染してしまうこともない。
【００２３】
さらにまた、吸引保持ベース６（円筒状部３４）の下端部と固定筒部材３８の上端部との結合部分の周囲には、上面に円筒状部３４が挿通された孔を有するキャップ５７が設けられており、このキャップ５７の側面とカップ３の内側壁１５との間には、略円錐状の中カバー部材５８が架設されている。キャップ５７と中カバー部材５８とは、接着剤などを用いて気密に接続されている。また、中カバー部材５８の下端部は、ボルト５９によって、内側壁１５の上端部に固定されており、その中カバー部材５８の下端部下面と内側壁１５の上端部上面との間には、それらを気密に結合するためのシール部材（Ｏリング）６０が設けられている。これにより、キャップ５７および中カバー部材５８の上方の空間と下方の空間とは、キャップ５７および中カバー部材５８を境界として、相互間での雰囲気の流通が遮断される。そのため、キャップ５７および中カバー部材５８の下方の空間に、ウエハＷの周囲の処理液雰囲気が進入することを防止でき、その処理液雰囲気によるモータ４や回転軸５などの腐食をより一層確実に防止することができる。
【００２４】
また、中カバー部材５８には、吸引保持ベース６に吸引保持されたウエハＷの裏面（下面）に処理液を供給するための裏面ノズル６１，６２が配置されている。さらに、中カバー部材５８の上方には、吸引保持ベース６の周囲を取り囲むように、回転軸５を中心とする回転対称な形状を有する外カバー部材６３が設けられており、一方の裏面ノズル６１の先端（吐出口）は外カバー部材６３内に配置され、他方の裏面ノズル６２の先端（吐出口）は外カバー部材６３外に配置されている。これにより、吸引保持ベース６に吸引保持されたウエハＷを回転させながら、その回転中のウエハＷの裏面に裏面ノズル６１，６２から処理液を供給することができる。
【００２５】
以上のようにこの実施形態によれば、吸引保持ベース６の下端部と固定筒部材３８の上端部とは、迷路状のラビリンス間隙５１を有するラビリンス構造をなして結合され、このラビリンス構造によって、吸引保持ベース６の下端部と固定筒部材３８の上端部との間がシールされている。そのため、吸引保持ベース６の下端部と固定筒部材３８の上端部との間を通って、ウエハＷの周囲の処理液雰囲気が回転軸５の周囲に進入することを防止できる。その結果、処理液雰囲気による回転軸５の腐食を防止することができる。また、ラビリンス間隙５１内の空気を吸い出しているので、ケース２内の雰囲気が吸引保持ベース６側の処理液雰囲気に流出して、吸引保持ベース６に保持されるウエハＷをパーティクルで汚染してしまうこともない。
【００２６】
また、ラビリンス間隙５１内の空気を、環状路５２、連通路５３および管継ぎ手５５を通して、ラビリンス用真空排気管５４に吸い出すことができる。ラビリンス間隙５１内の空気を吸い出すことによって、固定筒部材３８と回転軸５との間の隙間内の空気がラビリンス間隙５１に流入し、これに伴って、ケース２内の空気が、貫通路５６およびモータブロック２０と回転軸５との間の隙間を通して、固定筒部材３８と回転軸５との間の隙間に供給される。ケース２内の空気には処理液が含まれないので、ケース２内の空気を回転軸５の周囲に供給することによって、回転軸５の保護を強化することができ、処理液雰囲気による回転軸５の腐食をより確実に防止することができる。
【００２７】
この発明の一実施形態の説明は以上の通りであるが、この発明は他の形態で実施することもでき、その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板保持装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す吸着保持ベースおよび回転軸の上端部付近の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      基板保持装置
４      モータ
５      回転軸
６      吸引保持ベース
３８    固定筒部材
５１    ラビリンス間隙
５４    ラビリンス用真空排気管
５６    貫通路
Ｗ      ウエハ
【図１】
2006093441.tif 000003
【図２】
2006093441.tif 000004