JPH11162900A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シール部材の摺動部分における発熱を抑制する
こと。 【解決手段】スピンチャックの回転に伴って回転する筒
状連結部材２３の下面には内筒部２３Ａが形成されてお
り、この内筒部２３Ａにシール部材５２が嵌入されてい
る。このシール部材５２のリップ部５３は、スピンチャ
ックの回転時に非回転状態に保持される筒状キャップ４
５の外周面４５ａに摺接するようになっている。リップ
部５３が外周面４５ａに摺接する部位に向けて、冷却水
ノズル５５から冷却水が供給される。 【効果】冷却水は潤滑剤としての働きをも有するから、
シール部材の摩耗を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ、
液晶表示装置用ガラス基板およびＰＤＰ（プラズマ・デ
ィスプレイ・パネル）用ガラス基板などの各種の被処理
基板に対して処理を施すための基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、半導
体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に対して処
理液を用いた処理を施すための基板処理装置が用いられ
る。たとえば、ウエハを１枚ずつ処理するための枚葉式
の基板処理装置には、ウエハを水平に保持して回転させ
るためのスピンチャックが用いられる場合が多い。

【０００３】図５は、スピンチャックを用いた処理部の
一部の構成を示す断面図である。スピンチャック１０
は、鉛直方向に沿って配置された回転軸１と、この回転
軸１の上端に水平に固定されたチャック本体２とを備え
ている。チャック本体２は、たとえば、平面視において
放射状に延びた複数本のアームを有しており、各アーム
の先端付近に、ウエハＷの周縁部を支持するための保持
爪３が立設されている。

【０００４】回転軸１は、軸受け５によって、処理部本
体１１に対して回転自在に支持されている。軸受け５の
上方には、シール機構１２が配置されている。このシー
ル機構１２は、処理部本体１１にボルト１３によって固
定された取り付け部材１４と、この取り付け部材１４の
中央の凹所に嵌入されたシール部材１５とを有してい
る。シール部材１５は、たとえば、リップシールからな
り、回転軸１の外周面に摺接するようになっている。

【０００５】ウエハＷに対して処理を施す際には、回転
軸１が図外の回転駆動機構によって回転され、その状態
で、ウエハＷの上方および下方に設けられたノズル１
７，１８から、ウエハＷの上面および下面に向けてそれ
ぞれ処理液（薬液または純水）が供給される。このと
き、シール部材１５は、処理液が回転軸１を伝って回転
駆動機構にまで達することを防ぐ。これにより、とくに
金属を腐食させる性質の薬液の侵入を妨げられるから、
回転駆動機構の金属部分が保護される。また、軸受け５
で発生したパーティクルの侵入も妨げられるから、スピ
ンチャック１０のウエハＷにそのパーティクルが付着す
ることが防止される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】シール部材１５と回転
軸１との接触部における発熱の抑制やシール部材１５の
摩耗の抑制の観点からは、グリス等の潤滑剤を使用する
ことが好ましいが、グリスに含まれる成分に起因する発
塵は、ウエハＷの処理に対して悪影響を及ぼす。したが
って、従来では、無潤滑状態でシール部材１５を回転軸
１に摺接させていた。

【０００７】そのため、シール部材１５と回転軸１との
摺動摩擦による発熱が避けられず、シール部材１５およ
び回転軸１はもちろん、その周囲の部材を耐熱性の材料
で構成する必要があった。また、上記摺動摩擦による発
熱のために、ウエハＷを保持しているスピンチャック１
０やウエハＷを処理している処理室内の温度が上昇する
から、これにより、ウエハＷに対する処理に悪影響を及
ぼすおそれがあった。

【０００８】また、無潤滑状態であるため、シール部材
１５の摩耗が早く、シール部材１５の寿命が短いうえ、
シール部材１５の摩耗による発塵の問題も避け難かっ
た。さらに、最近では、回転軸を中空軸により構成し、
この回転軸内に処理液供給管を挿通させることにより、
ウエハＷの下面の中央に直下から処理液を供給する中心
軸ノズルの使用が提案されているが、このような構成を
採用する場合には、回転軸の径が必然的に大きくなるか
ら、上記の問題がさらに顕著になる。すなわち、回転軸
の径が大きくなると、シール部材の摺動部分の径も大き
くなるから、摺動部分における周速度が大きくなり、そ
の結果、発熱量が増大するうえに、摩耗の進行が早くな
る。

【０００９】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、シール部材の摺動部分における発熱を抑
制することができる基板処理装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板に対
して処理を施すために回転される被回転部材と、この被
回転部材の回転に伴って回転する第１部材と、上記被回
転部材の回転時に非回転状態に保持される第２部材との
うちの一方に固定され、上記被回転部材の回転時に上記
第１部材および第２部材のうちの他方に摺接するように
設けられたシール部材と、上記第１部材および第２部材
のうちの上記他方ならびに上記シール部材のうち、少な
くともいずれか一方を冷却するための冷却手段とを含む
ことを特徴とする基板処理装置である。

【００１１】上記の構成によれば、シール部材とこのシ
ール部材が接触する部材（第１部材または第２部材。と
くにシール部材との接触部）とのうちの少なくとも一方
が冷却されるから、摺動摩擦による発熱を抑制すること
ができる。これにより、被回転部材、回転軸、シール部
材等が高温になることが防止されるので、これらの部品
の寿命を延ばすことができる。また、処理される基板に
対する温度影響を防止できるから、基板処理を良好に行
える。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記冷却手段は、
上記第１部材および第２部材のうちの上記他方ならびに
上記シール部材のうち、少なくともいずれか一方に対し
て冷却液を供給する冷却液供給手段を含むことを特徴と
する請求項１記載の基板処理装置である。この構成によ
れば、発熱部分を冷却液により直接冷却するようにして
いるので、発熱を効果的に抑制できる。

【００１３】しかも、冷却液を潤滑剤として機能させる
ことができるため、摺動部分の摩擦抵抗を低くすること
かできる。そのため、シール部材の摩耗が抑制されるか
ら、シール部材の寿命を延ばすことができ、かつ、シー
ル部材の摩耗に起因するパーティクルの発生を抑制でき
る。これにより、基板処理を良好に行うことができる。
さらには、冷却液によってパーティクルを洗い流すこと
ができるので、パーティクルが溜まったりするおそれが
ない。また、摺動摩擦が軽減されることにより、回転軸
を回転させるための回転駆動手段の負荷も軽減される。

【００１４】請求項３記載の発明は、上記被回転部材
は、基板を保持しつつ回転させるスピンチャックである
ことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置
である。この構成によれば、高速回転されるスピンチャ
ックに関連して設けられたシール部材の摺動部分におけ
る発熱を効果的に抑制できる。したがって、スピンチャ
ックに保持された基板に対する熱影響を抑制して、基板
に対する処理を良好に行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】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
発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す
断面図である。この基板処理装置は、基板としてのウエ
ハＷに対して処理液（薬液または純水）を供給して処理
を施すための装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持し
て回転するスピンチャック２０を備えている。スピンチ
ャック２０は、鉛直方向に沿って配置された中空の回転
軸２１と、この回転軸２１の上端の外向きフランジ２１
ａにボルト２２により固定された筒状の連結部材２３
と、この連結部材２３の上端のフランジ部２３ａにボル
ト２４により固定されたチャック本体２５とを有してい
る。チャック本体２５は、平面視において中央にフラン
ジ部２３ａ上部を嵌合させるための嵌合孔を有するほぼ
ドーナツ形状の円板であり、円板の周縁部には、ウエハ
Ｗの端面を保持しつつその周縁部の下面を支持する保持
爪２６がほぼ等角度間隔でたとえば３本立設されてい
る。

【００１６】３本の保持爪２６は、チャック本体２５に
対して鉛直軸まわりの回転が自在であるように取り付け
られている。回転自在な保持爪２６の下端付近には、揺
動アーム２７が水平方向に突出している。この揺動アー
ム２７の先端には、リンク２８の一端が回動自在に結合
されており、このリンク２８の他端は、筒状連結部材２
３の上方に配置された円板状のチャック操作部材２９の
周縁部に回動自在に結合されている。

【００１７】チャック操作部材２９は、ボルト３０によ
って、チャック駆動筒部材３１の上端のフランジ３１ａ
に固定されている。このチャック駆動筒部材３１は、回
転軸２１を挿通しており、フランジ３１ａを受けるスペ
ーサ３２を介して回転軸２１の上端面に支持されてい
る。チャック駆動筒部材３１は、図示しないチャック駆
動機構によって鉛直軸まわりに所定角度だけ往復回動さ
せることができるようになっている。これにより、チャ
ック操作部材２９が回動し、それに応じて、リンク２８
を介して揺動アーム２７が揺動させられる。その結果、
保持爪２６が鉛直軸まわりに所定角度だけ回動すること
になる。

【００１８】保持爪２６のウエハＷの端面に対応する高
さの位置には、ウエハＷの端面に当接してウエハＷを挟
持するウエハ挟持面と、このウエハ挟持面よりもウエハ
Ｗの端面から退避した位置においてウエハＷの端面をガ
イドするガイド面とが、平面視において所定の角度をな
して形成されている。そして、保持爪２６を鉛直軸まわ
りに回動させることにより、ウエハ挟持面またはガイド
面を選択的にウエハＷの端面に対向させることができる
ようになっている。したがって、チャック駆動機構によ
ってチャック駆動筒部材３１を所定角度だけ往復回動さ
せることにより、ウエハＷを保持爪２６によって握持さ
せたり、この握持を解除したりすることができる。

【００１９】チャック駆動筒部材３１の内部には、ウエ
ハＷの下面に供給すべき処理液を流通させるための処理
液供給管３５が挿通している。この処理液供給管３５
は、非回転状態に保持されており、その先端部はウエハ
Ｗの下面の中央に向けて処理液を吐出するための下面ノ
ズル３６として機能する。ウエハＷの上面へは、スピン
チャック２０の上方に設けられた上ノズル３７から処理
液を供給できるようになっている。

【００２０】回転軸２１は、装置本体５０に対して非回
転状態に設けられた保持筒機構４０に、軸受け４１を介
して回転自在に支持されている。保持筒機構４０は、軸
受け４１が上端の環状凹所４２ａに圧入された内筒４２
と、この内筒４２を収容した外筒４３と、この外筒４３
の上端にボルト４４によって固定された筒状キャップ４
５を有している。

【００２１】図２に拡大して示すように、筒状キャップ
４５の上端部は、筒状連結部材２３の下面に形成された
内筒部２３Ａの内部に入り込んでおり、その外周面４５
ａは、内筒部２３Ａの内周面２３ａに対向している。内
筒部２３Ａの内周面２３ａには、その下端縁に環状凹所
５１が形成されており、この環状凹所５１にリップシー
ルからなるシール部材５２が嵌入されている。そして、
このシール部材５２のリップ部５３は、回転軸２１が回
転駆動されるときに、筒状連結部材２３（第１部材）と
ともに回転して、非回転状態に保持される筒状キャップ
４５（第２部材）の外周面４５ａに摺接する。これによ
り、被回転部材としてのスピンチャック２０を回転して
ウエハＷを回転させつつ、このウエハＷに下面ノズル３
６および上ノズル３７から処理液を供給して処理を行う
際に、処理液が軸受け４１や回転軸２１を回転駆動する
ための回転駆動機構（図示せず）にまで達することが防
止される。

【００２２】シール部材５２と筒状キャップ４５との摺
動に伴う発熱を抑制するために、シール部材５２のリッ
プ部５３と筒状キャップ４５との接触部に向けて冷却水
（純水）を供給するための冷却水ノズル５５が設けられ
ている。この冷却水ノズル５５は、筒状キャップ４５を
挿通して外筒４３に螺合するボルト状取り付け部材５６
によって保持筒機構４０に固定されている。ボルト状取
り付け部材５６には、冷却水ノズル５５に冷却水を導く
ための通路５６ａが形成されている。また、外筒４３に
は、冷却水通路５７が形成されており、この冷却水通路
５７の上端は、ボルト状取り付け部材５６の通路５６ａ
と連通している。また、冷却水通路５７の下端は、図１
に示すように、継ぎ手部材５８を介して冷却水供給パイ
プ５９と結合できるようになっている。

【００２３】このように、回転軸２１の回転に伴って回
転する筒状連結部材２３に固定されたシール部材５２の
リップ部５３と、回転軸２１の回転時に非回転状態に保
持される筒状キャップ４５の外周面４５ａにおいてリッ
プ部５３に摺接する部位とには、冷却水ノズル５５から
の冷却水が供給される。これにより、シール部材５２と
筒状キャップ４５との摺接部における発熱が抑制される
から、シール部材５２や回転軸２１などが高温になるこ
とを防止できる。これにより、これらの部品の寿命を長
くすることができ、また、ウエハＷに対する処理を良好
に行える。

【００２４】とくに、この実施形態の基板処理装置は、
中空の回転軸２１内にチャック駆動筒部材３１や処理液
供給管３５を配置しているため、回転軸２１の径が大き
く、これに伴ってシール部材５２の摺接部の径も大きく
なっている。そのため、シール部材５２の摺接部におけ
る周速度が大きく、比較的多量の発熱が予想される。し
かし、この実施形態では、シール部材５２の摺接部を冷
却しているので、シール部材５２およひこれに関連する
部材が高温になることはない。

【００２５】また、冷却水が潤滑剤としての役割を果た
すことができるので、シール部材５２の摩耗を抑制でき
るので、これによっても、シール部材５２の寿命を長く
することができる。また、シール部材５２の摩耗に起因
する発塵を抑制できるので、ウエハＷの処理を良好に行
える。また、冷却水によってパーティクルが洗い流され
ることにより、スピンチャック２０の周辺を常に清浄に
保持することができるので、ウエハＷに対して高品位な
処理を施すことが可能となる。さらに、副次的な効果と
して、回転軸２１を回転駆動する回転駆動機構の負荷を
低減することができる。

【００２６】図３は、この発明の第２の実施形態を説明
するための図であり、上述の保持筒機構４０に代えて用
いることができる保持筒６０の構成が示されている。こ
の保持筒６０は、シール部材５２に対向する外周面６１
の近傍の内部に、冷却水経路６２が形成されており、こ
の冷却水経路６２に冷却水（純水）か流通されるように
なっている。

【００２７】この構成により、外周面６１およびこれに
摺接するシール部材５２を冷却できるから、シール部材
５２と外周面６１との摺接に起因する発熱を抑制でき
る。図４は、この発明の第３の実施形態に係る基板処理
装置の構成を説明するための断面図である。この装置
は、スピンチャックなどに保持されて回転されているウ
エハＷの表面をブラシ洗浄するためのブラシ洗浄装置で
あり、図４には、洗浄ヘッド７０の構成が示されてい
る。この洗浄ヘッド７０は、ウエハＷの表面を、その中
央から半径方向外方に向けて繰り返し走査し、これによ
り、ウエハＷの表面のパーティクルを除去する。

【００２８】洗浄ヘッド７０は、ウエハＷの表面をスク
ラブするためのディスク状スクラブ部材７１（被回転部
材）と、図外の回転駆動機構からの回転力がベルト７２
およびプーリー７３を介して伝達される回転軸７４（第
１部材）と、この回転軸７４にスクラブ部材７１を固定
するための取り付けブロック７５とを有している。回転
軸７４は、筒状のハウジング７６（第２部材）を挿通し
ており、軸受け７７によってハウジング７６に回転自在
に取り付けられている。軸受け７７の下方において、ハ
ウジング７６内には、環状の凹所７８が形成されてお
り、この凹所７８にリップシールからなるシール部材８
０が嵌入されている。このシール部材８０は、回転軸７
４の外周面に摺接し、軸受け７７やその上方への液体
（純水や薬液）の侵入を防止している。

【００２９】シール部材８０と取り付けブロック７５と
の間には空間８１が形成されており、この空間８１に対
向する位置には、ハウジング７６に冷却水導入路８２が
貫通して形成されている。この冷却水導入路８２には、
継ぎ手部材８３により冷却水供給パイプ８４を結合する
ことができる。上記の構成により、回転軸７４を回転さ
せることによってスクラブ部材７１を回転させ、この回
転状態のスクラブ部材７１によってウエハＷをスクラブ
することにより、ウエハＷを洗浄できる。その際、冷却
水供給パイプ８４から冷却水導入路８２に冷却水を供給
すると、この冷却水は、空間８８に導かれて回転軸７４
を冷却するとともに、シール部材８０と回転軸７４との
摺接部にも至り、この摺接部を冷却する。この摺接部な
どを冷却した後の冷却水は、空間８１から、ハウジング
７６と取り付けブロック７５との間に形成されている通
路８５を介して外部に排出される。なお、ウエハＷへの
パーティクル付着防止の観点からは、スクラブ部材７１
がウエハＷの上方からはずれた位置にある期間にのみ冷
却水を供給するように制御したり、通路８５を介して排
出される冷却水がウエハＷ上にかからないように、その
冷却水をドレンするためのドレン配管が通路８５に接続
されていることが望ましい。

【００３０】このようにこの実施形態によれば、シール
部材８０と回転軸７４との摺接部の発熱を抑制できるの
で、シール部材８０および回転軸７４ならびにこれらの
周辺の部材の寿命を長くすることができる。また、処理
対象のウエハＷに温度影響を与えることがないので、ウ
エハＷの処理を良好に行うことができる。さらには、冷
却水による潤滑効果により、シール部材８０の摩耗が抑
制されるので、これによっても、シール部材８０の寿命
が長くなるうえ、パーティクルの発生が抑制されるた
め、ウエハＷに対して高品位な処理を施すことができ
る。

【００３１】以上、この発明の３つの実施形態について
説明したが、この発明は上記の実施形態に限定されるも
のではない。たとえば、上記の各実施形態では冷却液と
して水が用いられているが希アンモニア水などが用いら
れてもよい。また、冷却液の供給は連続的に行われても
よいし、間欠的に行われてもよい。いずれの場合にも、
被回転部材が回転されている期間にのみ冷却液の供給を
行うようにすることにより、冷却液の節約を図ることが
できる。

【００３２】また、上記の各実施形態における本発明の
適用例の他にも、基板を水平に搬送するための搬送ロー
ラの回転軸シール部に対してもこの発明の適用が可能で
ある。さらに、上記の実施形態では、ウエハに対して処
理を施す基板処理装置を例にとったが、この発明は、液
晶表示装置用ガラス基板などの他の被処理基板を処理す
る装置に対しても適用することができる。

【００３３】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】

【図１】この発明の第１の実施形態に係る基板処理装置
の構成を示す断面図である。

【図２】上記基板処理装置の一部の構成を拡大して示す
断面図である。

【図３】この発明の第２の実施形態の基板処理装置にお
いて用いられる保持筒の構成を示す斜視図である。

【図４】この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置
の構成を説明するための断面図である。

【図５】従来技術の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

２０ スピンチャック ２１ 回転軸 ２３ 筒状連結部材 ４０ 保持筒機構 ４５ 筒状キャップ ５２ シール部材 ５５ 冷却水ノズル ６２ 冷却水経路 ７０ 洗浄ヘッド ７１ スクラブ部材 ７４ 回転軸 ７６ ハウジング ８０ シール部材 ８２ 冷却水導入路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に対して処理を施すために回転される
   被回転部材と、 この被回転部材の回転に伴って回転する第１部材と、上
   記被回転部材の回転時に非回転状態に保持される第２部
   材とのうちの一方に固定され、上記被回転部材の回転時
   に上記第１部材および第２部材のうちの他方に摺接する
   ように設けられたシール部材と、 上記第１部材および第２部材のうちの上記他方ならびに
   上記シール部材のうち、少なくともいずれか一方を冷却
   するための冷却手段とを含むことを特徴とする基板処理
   装置。
2. 【請求項２】上記冷却手段は、上記第１部材および第２
   部材のうちの上記他方ならびに上記シール部材のうち、
   少なくともいずれか一方に対して冷却液を供給する冷却
   液供給手段を含むことを特徴とする請求項１記載の基板
   処理装置。
3. 【請求項３】上記被回転部材は、基板を保持しつつ回転
   させるスピンチャックであることを特徴とする請求項１
   または２記載の基板処理装置。