(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造における所定の基板を回転させて所定の液剤を塗布する処理を行う際に使用される基板保持装置において、
内側に開口部を形成させる複数の可動部材が中心部分より放射方向に移動可能であって、当該各可動部材が中心部側に移動されたときに当該開口部に装着させた前記基板の側部全周と当接してを保持し、当該各可動部材の表面が保持した当該基板の表面と同一面となる保持部を備える載置保持手段と、
前記各可動部材と係合し、前記基板の中心に対して鉛直方向を軸として回動自在であって、回動により当該各可動部材を中心側に移動させることで当該各可動部材を基板の全周に当接させる回動手段と、
前記回動手段と係合し、移動することで当該回動手段を回動させる伝達手段と、
前記伝達手段を移動させる保持駆動手段と、
を有することを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板保持装置であって、前記可動部材は、前記基板の側部への当接部分が当該基板の厚さ方向に対して直線的又は上部分突状の形状に形成されることを特徴とする基板保持装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の基板保持装置であって、前記可動部材は、前記基板側部への当接部分の所定部分に、弾性部材が取着されることを特徴とする基板保持装置。
【請求項４】
請求項３記載の基板保持装置であって、前記弾性部材は、前記基板の側部への当接部分の全面に取着されることを特徴とする保持装置。
【請求項５】
請求項３記載の基板保持装置であって、前記弾性部材は、前記基板の側部への当接部分に、断面中空状に架設状態で取着されることを特徴とする基板保持装置。
【請求項６】
請求項３記載の基板保持装置であって、前記弾性部材は、充填可能な伸縮自在のチューブ状で取着されることを特徴とする基板保持装置。
【請求項７】
請求項６記載の基板保持装置であって、前記チューブ状の弾性部材は、前記所定数の可動部材の総てに対して単一又は当該可動部材ごとに取着されることを特徴とする基板保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造における基板を保持して所定の処理を行う際に使用される基板保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造においては種々の工程で処理対象であるフォトマスク等の基板を回転させて処理するものがあり、例えば、フォトリソグラフィ工程等で回転される基板にレジストを塗布すること等が行われる。特に、レジスト塗布工程では基板を回転させてレジストを均一に塗布させることが要請されていると共に、当該レジストの基板裏面への回り込みの防止が要請されている。
【０００３】
そこで、図１１に、従来の基板保持装置の概念図を示す。図１１（Ａ）に示す基板保持装置は、固定台１１に図示しない吸着装置が設けられており、この固定台１１上には皿状の載置台１２が設けられる。この載置台１２は吸着装置より固定台１１を介して連通される。そして、上記載置台１２上に基板１３が載置される。このとき、基板１３と載置台１２との間には上記吸着装置と連通した密封された空間が形成される。そして、吸着装置により吸引することで上記空間が略真空状態となって基板１３が吸着固定されるものである。この状態で固定台１１が図示しないモータによって回転され、ノズル１４より基板１３上にレジスト等の処理材が塗布されるものである。
【０００４】
また、図１１（Ｂ）に示す基板保持装置は、円筒状の保持台１５が回転台１６上に設けられたもので、当該保持台１５の上部内側には基板１３を載置させるための段差が形成される。そして、保持台１５の内側段差上に基板１３を載置させ、図示しないモータによって回転させながらノズル１４より基板１３上にレジスト等の処理材が塗布されるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１（Ａ）に示す基板保持装置は、基板回転に耐えうる吸引力で基板１３を固定することから、当該基板１３の反りを防止するためには載置台１２が基板裏面のある程度中心側で当接させる必要があり、基板裏面内での接触をなるべく避けたいという要請に沿わないという問題があると共に、基板１３の側部端面、裏面への処理材の回り込みが生じやすく洗浄除去のための行程が必要となるという問題がある。
【０００６】
また、図１１（Ｂ）に示す基板保持装置は、基板１３を保持台１５上（段差上）に単に載置させるだけのもので、高速回転時に飛び出しを防止するために保持台１５の当該基板１３の側部対応部分を高くする必要があることから、高速回転時に当該基板１３の表面エッジ（端部）部分で遠心力による回転風が生じて当該部分で塗布した処理材が盛り上がり、塗布後に削除する行程が必要となるという問題がある。
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、基板に塗布される液材に対する側部端面、裏面へのシール性の向上を図り、液材の基板表面への液材塗布均一性の向上を図る基板保持装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題を解決するために、請求項１の発明では、半半導体製造における所定の基板を回転させて所定の液剤を塗布する処理を行う際に使用される基板保持装置において、内側に開口部を形成させる複数の可動部材が中心部分より放射方向に移動可能であって、当該各可動部材が中心部側に移動されたときに当該開口部に装着させた前記基板の側部全周と当接してを保持し、当該各可動部材の表面が保持した当該基板の表面と同一面となる保持部を備える載置保持手段と、前記各可動部材と係合し、前記基板の中心に対して鉛直方向を軸として回動自在であって、回動により当該各可動部材を中心側に移動させることで当該各可動部材を基板の全周に当接させる回動手段と、前記回動手段と係合し、移動することで当該回動手段を回動させる伝達手段と、前記伝達手段を移動させる保持駆動手段と、を有する構成である。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１記載の基板保持装置であって、前記可動部材は、前記基板の側部への当接部分が当該基板の厚さ方向に対して直線的又は上部分突状の形状に形成される構成する。
【０００９】
請求項３〜６の発明では、請求項１又は２記載の基板保持装置であって、前記可動部材は、前記基板側部への当接部分の所定部分に、弾性部材が取着される構成とし、前記弾性部材は、前記基板の側部への当接部分の全面に取着される構成とし、また前記基板の側部への当接部分に、断面中空状に架設状態で取着される構成とし、また充填可能な伸縮自在のチューブ状で取着される構成とする。
【００１０】
請求項７の発明では、請求項６記載の基板保持装置であって、前記チューブ状の弾性部材は、前記所定数の可動部材の総てに対して単一又は当該可動部材ごとに取着される構成とする。
【００１１】
すなわち、内側に開口部を形成させる複数の可動部材が中心部分より放射方向に移動可能な可動部材で中心部側に移動させたときに当該開口部に装着された基板を側部全周に当接して保持させることで、基板を高速回転でも確実に保持されて塗布される液材の当該基板の側部端面、裏面へのシール性が向上される。また、基板が保持されたときに基板の表面と各可動部材の表面とが同一面とさせることで、基板の液材塗布面上で回転による風切り部分がなく当該液材塗布の均一性の向上が図られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図により説明する。
図１に、本発明における第１実施形態の基板保持装置の縦断面図を示す。また、図２に、本発明の基板保持装置の平面構成図を示す。図１及び図２において、基板保持装置２１は、例えば半導体製造処理における所定工程で、例えばフォトリソグラフィ技術でフォトマスクを作製する際に行われるレジスト塗布装置（塗布ノズル部分の図示は省略する）に適用した場合を示したものである。図において、円筒状のハウジング２２の内壁上下で軸受２３Ａ１，２３Ａ２を介して、円筒状のガイド手段であるガイド部材２４がハウジング２２より下方に表出状態で回転自在に取り付けられる。
【００１３】
また、ガイド部材２４の内壁下方で円筒状の伝達手段である伝達部材２５が当該ガイド部材２４と係合状態で配置され、当該伝達部材の内壁と噛合状態（係合状態）で円筒状の回動手段である回動部材２６が配置される。この回動部材２６は上記ガイド部材２４の内壁間で軸受２３Ｂ１，２３Ｂ２により回動自在に取り付けられた状態となる。なお、ガイド部材２４、伝達部材２５及び回動部材２６は第３図〜第５図で説明する。そして、回動部材２６内には軸受２３Ｃ１，２３Ｃ２を介して中軸２７が固定配置され、中軸２７内に、後述の基板（フォトマスク）の装着、排出のために昇降させる昇降機構２８が設けられ、その先端が上方円盤（後述する保持台）上で表出される。
【００１４】
上記回動部材２６は、後述の図５に示すように、上方部分が円盤状のもので、この上方部分が保持台２９の開口部分で回動自在に位置される。この保持台２９は、ガイド部材２４の上端に所定数のボルト３０により取り付けられる。保持台２９は、図１および図２（Ａ）に示すように、周縁部分に例えば４つの孔３１が形成されており、当該孔３１に対応して可動伝達部材３２が設けられる。この孔３１のそれぞれは中心方向に対して直線的（放射状）に形成される。
【００１５】
また、上記保持台２９内には可動伝達部材３２に可動体３３（後述する回動部材２６の円盤部に形成される長穴に係合する逆突起形状）が固定ピン３４により固着され、さらに可動伝達部３２上で保持部３５が備える例えば４つの可動部材３５Ａが上記固定ピン３４により固着されて上記孔３１に対応して設けられ、当該可動体３３、可動伝達部材３２、可動部材３５Ａとが一体で当該孔３１に沿って可動する。なお、保持台２９であって、保持部３５が位置しない近接部分に基板としての例えば矩形状のフォトマスク３６を周縁部分で載置するための例えば４つの載置ピン２９Ａが設けられる。
【００１６】
保持部３５は、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、例えば４つの可動部材３５Ａより構成され、当該可動部材３５Ａがそれぞれ当接状態の時にフォトマスク３６の形状に対応した開口部３５Ｂが形成される。また、それぞれの可動部材３５Ａの開口部３５Ｂ側は、上部分が突状の形状であり、その先端面全面（一部分であってもよい）に弾性部材（例えばテフロン、シリコン等）３５ａがそれぞれ取着される。このそれぞれの可動部材３５Ａは、上記可動体３３、可動伝達部材３２が移動したときに、保持台２９の中心部分（載置された場合のフォトマスク３６の中心部分）より放射方向に移動される。
【００１７】
また、上記それぞれの可動部材３５Ａは、フォトマスク３６を保持したときに、当該各可動部材３５Ａの表面とフォトマスク３６の表面とが実質的同一面となる厚さ（保持台２９（載置ピン２９Ａ）に対しての厚さ）で形成される。なお、上記保持台２９、可動体３３及び保持部３５（可動部材３５Ａ）により載置保持手段が構成される。
【００１８】
ここで、図３に図１におけるガイド部材の説明図を示すと共に、図４に図１における伝達部材の説明図を示し、図５に図１における回動部材の説明図を示す。図３に示すガイド部材２４は、図示の如く円筒形状で上端部５１に所定数のタップ孔５２が形成される。そして、下方において、外側部分にタップ溝５３が形成されると共に、内壁に例えば６つの突状の係合部５４が軸と同方向に形成される。また、図４に示す伝達部材２５は、上記ガイド部材２４の下方内部に位置されるもので、円筒形状の外側には上記係合部５４と係合する係合溝５５が形成されると共に、図中破線で示される規制溝５６が形成される。この伝達部材２５の内壁は、略下半分が肉厚（内小径）の段差５７が設けられて形成されると共に、小径部分に突状の噛合部５８が軸方向に対して傾斜されて所定数形成される。
【００１９】
さらに、図５に示す回動部材２６は、上記伝達部材２５内に位置される円筒軸５９とその上端面に固着される円盤部６０とにより構成される。円筒軸５９の下方外側部分には上記伝達部材２５の内壁に形成された噛合部５８と噛合（係合）する噛合溝６１が軸方向に対して傾斜されて所定数形成される。この円筒軸５９内には上記中軸２７が軸受２３Ｃ１，２３Ｃ２を介して位置される（図１）。また、円盤部６０は周辺部分に接線方向より傾斜した方向の長辺を有する長穴６２が所定数（図では４つ）形成される。
【００２０】
そこで、図１に戻り、保持台２９内において、それぞれの可動体３３は下部が突起形状で可動伝達部材３２、可動部材３５Ａを含めて固定ピン３４により固着されたもので、当該下部突起が回動部材２６の円盤部６０に形成された長穴６２内に位置される。すなわち、回動部材２６が回動することで長穴６２に沿って可動体３３、可動伝達部材３２及び可動部材３５Ａが保持台２９の中心から放射方向（長孔３２Ａに沿う方向）に移動するもので、換言すれば当該可動体３３が該放射方向に移動するような傾斜で長穴６２が円盤部６０に形成されるものである。
【００２１】
一方、伝達部材２５は、内部の段差５７上にスプリング３７が配置されて当該伝達部材２５を下方に付勢する。この場合、伝達部材２５が下方に脱落するのを防止するために、上記ガイド部材２４の下方に規制突部３８が設けられ、当該伝達部材２５の規制溝５６に係合する。また、伝達部材２５の下方にはシリンダ３９が配置されており、そのピストン部３９Ａが上昇することで当該伝達部材２５を下面から押し上げ、ピストン部３９Ａの下降で当該伝達部材２５がスプリング３７の付勢力で下降する。
【００２２】
そして、ハウジング２２の下方には回転プーリ４０が配置され、当該回転プーリ４０の下部にナット４１が固着されている。このナット４１にガイド部材２４下部のタップ溝５３が螺着されて固定される。また、回転プーリ４０の近傍には回転速度を検出するためのセンサ４２が配置される。この回転プーリ４０は回転ベルト４３を介して回転駆動源（例えばＡＣサーボモータ）４４の回転モータ用プーリ４４Ａに連結される。なお、４５は回転プーリ４０とガイド部材２４との間に介在されるベアリングである。すなわち、回転駆動源の回転力が回転ベルト４３を介して回転プーリ４０に伝達されることで、ナット４１、ガイド部材２４（保持台２９）、伝達部材２５及び回動部材２６が回転されるものである。
【００２３】
次に、図６及び図７に本発明の基板保持を説明するための図を示す。まず、上記図１において、シリンダ３９を駆動してピストン部３９Ａを上昇させることにより、伝達部材２５をスプリング３７の付勢力に反発させて上昇させる。このとき、伝達部材２５は、外側の係合溝５５とガイド部材２４の係合部５４との係合関係でガイドされて第１の移動位置（設定したピストン部３９Ａのストロークで決まる）まで上昇し、これによって内壁の噛合部５８と回動部材２６の噛合溝６１との噛合関係で当該回動部材２４を例えば平面上反時計方向に回動させる。
【００２４】
上記のように回動部材２６が回動すると円盤部６０の長穴６２に位置した可動体３３の下部突起が当該長穴６２に沿って、保持台２９の中心からの放射方向であって外側に水平移動される。すなわち、可動体３３が外側に水平移動されることで可動伝達部材３２及び可動部材３５Ａが外側に水平移動される（図６（Ａ）、図７（Ａ））。このとき昇降機構２８が上昇し、ここに例えばコーナエッジをハンドリングされたフォトマスク３６が搬送されて当該昇降機構２８上に置かれる。この昇降機構２８が下降すると、フォトマスク３６は保持台２９の載置ピン２９Ａ上に載置される。そこで、シリンダ３９の駆動を解除すると、伝達部材２５がスプリング３７の付勢力で下降し、上記規制突部３８が規制溝５６の上端部分に位置されて第２の移動位置で停止する。
【００２５】
すなわち、伝達部材２５が下降することで、当該伝達部材２５の内壁の噛合部５８と回動部材２６の噛合溝６１との関係で当該回動部材２６を例えば平面上時計方向（逆方向）に回動させる。このとき回動部材２６における円盤部６０の長穴６２に位置した可動体３３（可動伝達部材３２、可動部材３５Ａ）の下部突起が当該長穴６２に沿って、保持台２９の中心からの放射方向であって中心側に水平移動されることで、第２の移動位置においてフォトマスク３５を側部全周と可動部材３５Ａが当接して外側から保持する（図６（Ｂ）、図７（Ｂ））。すなわち、可動部材３５Ａの弾性部材３５ａがフォトマスク３６の側部全周に略密着状態となって、当該フォトマスク３６が保持されるものである。
【００２６】
そして、回転駆動源（ＡＣサーボモータ）４４を回転させることにより、回転ベルト４３を介して回転プーリ４０が回転されてガイド部材２４、伝達部材２５及び回動部材２６が回転し、フォトマスク３６が回転される。このとき、回転駆動源４４はセンサ４２からの回転検出に応じて制御されて所望の回転速度に維持される。この状態で、図示しないノズルより当該フォトマスク３６の表面にレジストが塗布されるものである。
【００２７】
このように、フォトマスク３６をその側部全周で外側から可動部材３５Ａにより保持することから、フォトマスク３６の保持性が向上し、高速に回転させても脱落することなく高速回転させることができ、裏面への接触が載置ピン２９Ａのみで最小限に抑えられて処理上の悪影響を回避させることができる。また、回転時のレジスト塗布において、フォトマスク３６の表面（レジスト塗布面）と可動部材３５Ａの表面とが実質的に同一面であるから、回転による風切りが防止され、当該フォトマスク３６表面のコーナ部分でレジストが縞状となったり、盛り上がったりすることがなく、レジスト塗布の均一性を向上させることができるものである。さらに、フォトマスク３６が側部全周で可動部材３５Ａの弾性部材３５ａが当接することから塗布されたレジストが側部端面や裏面に回り込みに対してシール性を向上させることができるものである。
【００２８】
続いて、図８に、第１実施形態の他の形態における部分概略図を示す。図８（Ａ）、（Ｂ）は、保持部３５の可動部材３５Ａ−１のフォトマスク３６側部に対応する部分を上記のような突状とせずに一体面とし、その全面（一部分であってもよい）に弾性部材（例えばテフロン、シリコン等）３５ａ−１を取着したもので、上記の場合と同様に保持性、シール性を向上させることができるものである。
【００２９】
次に、図９に、本発明における第２実施形態の部分概略図を示す。図９（Ａ）、（Ｂ）は、可動部材３５Ａに取着される弾性部材３５ａ−２の形態を変えたもので、他の構成は第１実施形態と同様である。図９において、フォトマスク３６の側部全周に当接する弾性部材３５ａ−２を、断面中空状に架設して形成させて取着したもので、例えば比較的硬度のあるテフロンで形成される。この弾性部材３５ａ−２は、上記第１実施形態で弾性部材３５ａ，３５ａ−１に例えばテフロンで形成した場合に比べて、弾力性を増して形成することができるもので、フォトマスク３６に対する保持性、シール性の向上を容易に図ることができるものである。
【００３０】
次に、図１０に、本発明における第３実施形態の部分概略図を示す。図１０（Ａ）、（Ｂ）は、図９（Ａ）、（Ｂ）の弾性部材に変えて例えばシリコンで形成されるチューブ状の弾性部材３５ａ−３（３５ａ−４）を可動部材３５に取着した場合を示したものである。図に示す弾性部材３５ａ−３（３５ａ−４）は、例えばエアを充填させてフォトマスク３６に当接させたときに当該フォトマスク３６の側部全周で密着性を向上させ、保持性、シール性の向上を容易に図ることができるものとしたものである。
【００３１】
この場合、図１０（Ｃ）に示すように、各可動部材３５Ａごとにそれぞれ弾性部材３５ａ−３を取着させてもよく、また図１０（Ｄ）に示すように総ての可動部材３５Ａに対して単一のものとして取着させてもよい。図１０（Ｄ）の場合には、各可動部材３５Ａが外側に位置したときには伸長することから問題はない。なお、上記弾性部材３５ａ−３（３５ａ−４）にエアを充填する方法としては、例えば中軸２７内から保持台２９の内部を通して当該弾性部材３５ａ−３（３５ａ−４）に連通するエア供給ダクトなどを設け、外部のエア供給源と回転シールジョイント等を介在させることで実現することができるものである。
【００３２】
なお、上記実施形態において、保持固定する基板として矩形状のフォトマスクを用いた場合を示したが、これに限らず円形状のものでも適用することができるものである。この場合、保持部３５の可動部材３５Ａで形成される開口部（３５Ｂ）を基板の形状に対応させた円形状とすればよい。また、基板としてフォトマスクに限らずウエハ等においても適用することができるものである。さらに、フォトマスク等の基板はその用途によって種々の大きさがあるが、大きさに応じた回動部材２６や保持台２９、保持部３５（可動部材３５Ａ）等の大きさを変更することによって、容易に対応することができるものである。また、上記弾性部材（３５ａ，３５ａ−１，３５ａ−２）を形成する材質は、テフロン、シリコンに限らず、塗布する液材に耐性のある材質であればよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、保持駆動手段、伝達手段、回動手段により回動される載置保持手段が備える保持部である内側に開口部を形成させる複数の可動部材が中心部分より放射方向に移動可能で中心部側に移動させたときに当該開口部に装着された基板を側部全周に当接して保持させ、このときに基板と可動部材との表面が同一面とさせることにより、基板を高速回転でも確実に保持できると共に、基板に塗布される液材に対する側部端面、裏面へのシール性を向上させ、液材の基板表面への液材塗布均一性を向上させることができるものである。
【００３４】
請求項２の発明によれば、可動部材を、基板の側部への当接部分で当該基板の厚さ方向に対して直線的又は上部分突状の形状に形成させることにより、上記同様に、基板に塗布される液材に対する側部端面、裏面へのシール性の向上を図ることができる。
【００３５】
請求項３〜７の発明によれば、可動部材の基板側部への当接部分に弾性部材を取着させるもので、弾性部材が、当該当接部分の全面で取着され、又は断面中空状に架設され、又は可動部材の総てに対して単一若しくは可動部材ごとに充填可能で伸縮自在なチューブ状に形成されることにより、上記同様に、基板に塗布される液材に対する側部端面、裏面へのシール性、保持性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１実施形態の基板保持装置の縦断面図である。
【図２】本発明の基板保持装置の平面構成図である。
【図３】図１におけるガイド部材の説明図である。
【図４】図１における伝達部材の説明図である。
【図５】図１における回動部材の説明図である。
【図６】本発明の基板保持を説明するための図（１）である。
【図７】本発明の基板保持を説明するための図（２）である。
【図８】第１実施形態の他の形態を示した部分概略図である。
【図９】本発明における第２実施形態の部分概略図である。
【図１０】本発明における第３実施形態の部分概略図である。
【図１１】従来の基板保持装置の概念図である。
【符号の説明】
２１              基板保持装置
２４              ガイド部材
２５              伝達部材
２６              回動部材
２７              中軸
２９              保持台
２９Ａ            載置ピン
３２              可動伝達部材
３３              可動体
３４              固定ピン
３５              保持部
３５Ａ            可動部材
３５ａ            弾性部材
３６              フォトマスク（基板）
３９              シリンダ
３９Ａ            ピストン部
４３              回転ベルト
４４              サーボモータ
【図１】
0004317613.tif 000002
【図２】
0004317613.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004317613.tif 000010
【図１０】
0004317613.tif 000011
【図１１】
0004317613.tif 000012