JP6383742B2 - 基板チャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板チャック装置に関し、特に、基板を液体に浸漬させて所定の処理を行うようになされた基板処理装置において、基板を保持するための構成に関するものである。

従来、半導体のシリコン等の基板を液体に浸漬させて所定の処理を行うようになされた基板処理装置が提供されている。当該基板処理装置の一例として、リフトオフ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。リフトオフ装置は、基板上に回路パターンを生成するに際して、基板を液体に浸漬させるなどのウェット環境において、基板に付着した被覆物であるフォトレジストおよびこのフォトレジスト上に成膜された金属膜を基板から除去するための装置である。

図８Ａ〜図８Ｇは、特許文献１に記載されたリフトオフ処理の動作を示す図である。まず、図８Ａに示すように、図示しないローダー（ローディング機構）によって基板ＳＳをステージ１００上に載置する。次に、図８Ｂに示すように、内側バルブ１８を閉じて、給液ノズル２０１から剥離液体ＰＬを液体容器１４に供給し、モータ１３を駆動してステージ１００を下げることにより、ステージ１００上に載置された基板ＳＳを剥離液体ＰＬ中に浸漬させる。

そして、図８Ｃに示すように、基板ＳＳが剥離液体ＰＬ中に浸漬された状態で、ホーン型等の超音波発生器２０２の超音波照射部から剥離液体ＰＬを介して基板ＳＳに対して超音波を照射することにより、基板ＳＳ上の金属膜の殆ど全てとフォトレジストとを基板ＳＳから除去する。このとき、超音波発生器２０２を基板ＳＳの表面に沿って矢印Ａのように平行移動させると同時に、基板ＳＳを矢印Ｂのように低速で回転させ、基板ＳＳの全面に超音波を照射するようにする。また、外側バルブ１９は、液体容器１４から溢れ出てくる剥離液体ＰＬを排液するために開けておく。

基板ＳＳ上の金属膜の殆ど全てとフォトレジストとを基板ＳＳから除去できたら、図８Ｄに示すように、ステージ１００を上方へ移動させ、内側バルブ１８を開けて剥離液体ＰＬを液体容器１４から排液する。このとき外側バルブ１９は閉じるが、開けたままの状態であっても良い。

その後、図８Ｅに示すように、金属膜の殆ど全てとフォトレジストとが除去された状態の基板ＳＳに対して、リンス液供給ノズル２０３からリンス液を基板ＳＳに吹き付けるリンス洗浄を行うことにより、基板ＳＳに残存しているフォトレジストを除去する。このとき、リンス液供給ノズル２０３を基板ＳＳの表面に沿って矢印Ａのように平行移動させると同時に、基板ＳＳを矢印Ｂのように中速で回転させることにより、基板ＳＳの全面にリンス液を吹き付けるようにする。

基板ＳＳに残存しているフォトレジストを基板ＳＳから除去できたら、図８Ｆに示すように、基板ＳＳの表面に対して浄化した気体を気体供給ノズル２０４から吹き付けすることで、基板ＳＳを乾燥させる。このとき、気体供給ノズル２０４を基板ＳＳの表面に沿って矢印Ａのように平行移動させると同時に、基板ＳＳを矢印Ｂのように高速で回転させることにより、基板ＳＳの全面に気体を吹き付けて乾燥を行うようにする。最後に、図８Ｇに示すように、図示しないアンローダー（アンローディング機構）によって基板ＳＳをステージ１００上から取り外して一連のリフトオフ処理を終了する。

しかしながら、この特許文献１に記載のリフトオフ装置は、ステージ１００上に基板ＳＳを単に載置するだけの構成をとっているため、図８Ｃに示すように基板ＳＳを剥離液体ＰＬに浸漬させて金属膜の除去処理を行うときに、基板ＳＳがステージ１００から離れて剥離液体ＰＬ内を浮遊してしまうという問題があった。

これに対して、基板の浮き上がりを防止可能にしたチャック装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の図８および図１２．Ａは、可動チャック部材４１２の爪部４２１により基板９が保持された状態を示す。この保持状態において、爪部４２１は、基板９にチャックする。爪部４２１は、ベース部４２２上に固定される。ベース部４２２は、回動軸４０１を中心として回動可能に支持される。

一方、図１１および図１２．Ｂは、基板９の爪部４２１による保持が解除された状態を示す。基板９の保持が解除される際には、シリンダ３１３により、当接部３１１がアーム３１４と共に移動して上昇し、可動チャック部材４１２のレバー部４２３を当接部３１１が押すと、可動チャック部材４１２が回動軸４０１を中心に回動し、爪部４２１が径方向外方へと移動する。これにより、可動チャック部材４１２の位置がチャック位置からアンチャック位置へと変更される。

特許第５３４５５０７号公報 特開２０１５−１８８０１０号公報

上記特許文献２に記載の可動チャック部材４１２を用いれば、これをチャック位置に移動させることにより、基板９の浮遊を防止することができる。しかしながら、特許文献２において、チャックとアンチャックとを切り替えるためには、シリンダ３１３、アーム３１４、当接部３１１を含む移動機構３１２といった複雑な構造が必要となり、またこれらを駆動するための動力も必要になる。そのため、装置の製造コストおよび稼動コストが増加してしまうという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、簡単な構造で、動力を使わずにチャックとアンチャックとを切り替えることができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、液体容器内を上下に移動可能になされたステージ上に基板の載置台を設けるとともに、当該載置台に対して回動可能になされた回動部材を設ける一方、液体容器の底面または底面近くの側面に当接部材を立設する。そして、回動部材の回動支点より外側部分は、ステージが下方に移動して液体容器の底面に近づいたときに当接部材に押されて上方へ回動する一方、ステージが上方に移動して液体容器の底面から離間したときには下方へ回動するようにしている。また、回動部材の外側部分が上方へ回動したときに、回動部材の回動支点より内側部分が下方へ回動し、当該内側部分の先端がチャック位置へ移動する一方、回動部材の外側部分が下方へ回動したときに、回動部材の内側部分が上方へ回動し、当該内側部分の先端がアンチャック位置へ移動するようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、ステージの上下動に伴って、回動部材の外側部分が当接部材に当接または離間することによって回動部材が回動し、それによって回動部材の内側部分の先端がチャック位置またはアンチャック位置へ移動することになる。これにより、動力を使わずに、また動力を回動部材に伝えるような移動機構といった複雑な構造を持たせることなく、チャックとアンチャックとを切り替えることができる。

本実施形態による基板チャック装置が実装された基板処理装置の一例であるリフトオフ装置の側断面構成例を示す図である。 本実施形態によるステージの平面構成例を示す図である。 本実施形態による基板チャック装置を拡大して示す構成図である。 載置台に基板を載置して、回動部材をチャック位置に移動させた状態を真上からみた平面図である。 本実施形態によるステージの変形例を示す図である。 本実施形態による当接部材の変形例を示す図である。 本実施形態による当接部材の変形例を示す図である。 従来のリフトオフ処理の例（基板ローディング）を示す図である。 従来のリフトオフ処理の例（給液）を示す図である。 従来のリフトオフ処理の例（金属膜除去）を示す図である。 従来のリフトオフ処理の例（排液）を示す図である。 従来のリフトオフ処理の例（フォトレジスト除去）を示す図である。 従来のリフトオフ処理の例（乾燥）を示す図である。 従来のリフトオフ処理の例（基板アンローディング）を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による基板チャック装置が実装された基板処理装置の一例であるリフトオフ装置の側断面構成例を示す図である。本実施形態のリフトオフ装置は、平板状の基板ＳＳ上に回路等のパターンを生成する際に、当該基板ＳＳからフォトレジストおよびその上に成膜された金属膜（以下、両者をまとめて被覆物という）を、回路パターン部分を除いてウェット環境で除去するものである。

本実施形態のリフトオフ装置では、２段階の液体処理でリフトオフ処理を行うことにより、基板ＳＳから被覆物を除去する。１段階目では、フォトレジストに対して溶解性の有るＮＭＰ等の剥離液体ＰＬに基板ＳＳを浸漬させた状態で強力な超音波を照射することによって、金属膜の殆ど全てとフォトレジストとを除去する。２段階目では、剥離液体ＰＬに対して溶解性のある溶解性液体を用いることによって、基板ＳＳに残存している剥離液体ＰＬを除去する。

なお、図１に示すリフトオフ装置は、特許文献１に示されるものであり、図８Ａ〜図８Ｇに示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものである。よって、ここでは詳細な説明を省略し、本実施形態の基板チャック装置に関連する部分のみを重点的に説明する。

図１に示すように、本実施形態のリフトオフ装置は、基板ＳＳを載置するステージ１０と、剥離液体ＰＬを収容する液体容器１４とを備えている。

ステージ１０は、その表面に対して垂直な方向の駆動軸１２により支持されており、駆動軸１２はシール軸受１１により軸支されている。そして、駆動軸１２は、モータ１３によって上下方向に平行移動するとともに、水平方向に回転するようになっている。これにより、ステージ１０は、モータ１３の駆動により液体容器１４内を上下方向に平行移動するとともに、駆動軸１２を中心として水平方向に回転する。

図１のように、ステージ１０を液体容器１４の上縁よりも下方に移動させることにより、ステージ１０上に載置された基板ＳＳを剥離液体ＰＬ中に浸漬させることが可能である。なお、液体容器１４の外側には、フード１５が設けられている。このフード１５は、液体容器１４から溢れ出た剥離液体ＰＬを外側配管１７に導くとともに、リンス液供給ノズル２０３より吐出されたリンス液が、基板ＳＳの回転に伴い発生した遠心力の影響で水平方向に液体容器１４の外に飛び出すのを防ぐためのものである。

図２は、本実施形態によるステージ１０の平面構成例を示す図である。図２に示すように、本実施形態のステージ１０は、中央から４方向に延伸するアーム２１を備えている。４つのアーム２１は互いに９０度の角度を成す方向に延伸しており、真上から見て十字状になっている。

これら４つのアーム２１のそれぞれには、基板の一例である基板ＳＳを載置する載置台２２と、当該載置台２２に対して回動可能に取り付けられた回動部材２３とが設けられている。すなわち、本実施形態では、ステージ１０上の複数箇所に載置台２２が設けられるとともに、複数箇所の載置台２２に対してそれぞれ回動可能２３が取り付けられている。載置台２２および回動部材２３は、アーム２１の先端付近に設けられている。

図１に示すように、液体容器１４の底面には、当接部材２０が立設されている。この当接部材２０は、ステージ１０が回転を停止して下方へ移動したときに、回動部材２３と当接する。本実施形態では、当接部材２０は、液体容器１４の底面の複数箇所に立設された棒状のピンにより構成されている。また、アーム２１の先端側には、当接部材２０を通すための穴２４が開けられている。

本実施形態では、ステージ１０の回転を停止させたとき、アーム２１が所定のホームポジションに位置するように制御する。液体容器１４の底面に立設された４つの当接部材２０は、アーム２１がホームポジションに停止しているときに、穴２４に対向する位置に設けられている。

図３は、本実施形態による基板チャック装置を拡大して示す構成図である。図３に示すように、載置台２２は、上面の内周側に凹部３１が設けられている。載置台２２に載置される基板ＳＳのエッジがこの凹部３１に嵌められるようになっている。十字状に設けられた４つのアーム２１の先端付近にある載置台２２がそれぞれこの凹部３１を有することにより、載置された基板ＳＳの水平方向のズレを抑制することができるようになっている。

回動部材２３は、回転軸３２によって載置台２２に対して回動可能に取り付けられている。すなわち、回動部材２３は、この回転軸３２を回動支点として回動可能に構成されている。回動部材２３は、回転軸３２より外側部分２３ａの重量が、回転軸３２より内側部分２３ｂの重量よりも重くなるように構成されている。これにより、回動部材２３は、外力を受けない定常状態では、図３（ａ）に示すように、回動部材２３の外側部分２３ａが下方へ回動し、内側部分２３ｂが上方へ回動した状態となっている。

回動部材２３の回転軸３２より外側部分２３ａは、ステージ１０が下方に移動して液体容器１４の底面に近づいたときに、図３（ｂ）のように当接部材２０と接触し、当接部材２０に押されて上方へ回動する。このとき、回転軸３２より内側部分２３ｂは下方へ回動する。内側部分２３ｂは、下方へ回動した状態（チャック位置）で先端が凹部３１側に突出する長さに設定されている。

図４は、載置台２２に基板ＳＳを載置して、回動部材２３をチャック位置に移動させた状態を真上からみた平面図である。回動部材２３の内側部分２３ｂの先端が、載置台２２の凹部３１に載置された基板ＳＳのエッジを上方から覆うようになされている。これにより、凹部３１に載置された基板ＳＳの上方への浮き上がりを抑制することができるようになっている。

なお、回動部材２３の内側部分２３ｂが下方へ回動して、内側部分２３ｂの先端がチャック位置に移動したとき、凹部３１の底面と内側部分２３ｂの先端との距離は、載置する基板ＳＳの厚さよりも大きくてもよい。

一方、ステージ１０が上方に移動して液体容器１４の底面から離間すると、回動部材２３の回転軸３２より外側部分２３ａは当接部材２０から離れて、図３（ａ）のように下方へ回動する。このとき、回転軸３２より内側部分２３ｂは上方へ回動し、当該内側部分２３ｂの先端がアンチャック位置へ移動する。これにより、凹部３１に対する基板ＳＳのロード／アンロードを行うことができるようになっている。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、液体容器１４内を上下に移動可能になされたステージ１０上に基板ＳＳの載置台２２を設けるとともに、当該載置台２２に対して回動可能になされた回動部材２３を設ける一方、液体容器１４の底面に当接部材２０を立設している。そして、回動部材２３の回動支点より外側部分２３ａは、ステージ１０が下方に移動して液体容器１４の底面に近づいたときに当接部材２０に押されて上方へ回動する一方、ステージ１０が上方に移動して液体容器１４の底面から離間したときには下方へ回動するようにしている。また、回動部材２３の外側部分２３ａが上方へ回動したときに、回動部材２３の回動支点より内側部分２３ｂが下方へ回動し、当該内側部分２３ｂの先端がチャック位置へ移動する一方、回動部材２３の外側部分２３ａが下方へ回動したときに、回動部材２３の内側部分２３ｂが上方へ回動し、当該内側部分２３ｂの先端がアンチャック位置へ移動するようにしている。

このように構成した本実施形態の基板チャック装置によれば、リフトオフ処理を実行する際のステージ１０の上下動に伴って、回動部材２３の外側部分２３ａが当接部材２０に当接または離間することによって回動部材２３が回動し、それによって回動部材２３の内側部分２３ｂの先端がチャック位置またはアンチャック位置へ移動することになる。これにより、動力を使わずに、また動力を回動部材２３に伝えるような移動機構といった複雑な構造を持たせることなく、チャックとアンチャックとを切り替えることができる。

なお、上記実施形態では、十字状に成した４つのアーム２１によりステージ１０を構成し、４つのアーム２１のそれぞれに対して基板ＳＳの載置台２２を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、アーム２１の数を２つまたは５つ以上としてもよい。

または、アーム２１の構造ではなく、図５に示すように、ステージ１０’を円盤状とし、その外周に沿ってリング状の載置台２２’を設ける構成としてもよい。この場合、載置台２２’の４箇所に凹状の窪みを設け、その窪みに回転軸３２を通して、回動部材２３を取り付けることが可能である。

また、上記実施形態では、４つの載置台２２に対して４つの回動部材２３を取り付ける構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、載置台２２よりも少ない数だけ回動部材２３を設けるようにしてもよい。例えば、４つの載置台２２のうち、対向する位置にある２つの載置台２２に対してのみ回動部材２３を取り付けるようにしてもよい。あるいは、４つのうち１つの載置台２２に対してのみ回動部材２３を取り付けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、液体容器１４の底面からピン状の当接部材２０を立設させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、液体容器１４の底面近くの側面からピン状または平面状等の当接部材２０’を立設させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、液体容器１４の底面に当節部材２０を固定的に立設する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、液体容器１４の底面と当接部材２０の端部との間をバネ２５で連結したり、当接部材２０の一部を弾性体にしたりして、当接部材２０を上下方向に可動または可変となるように構成してもよい。このようにすれば、載置台２２に載置する基板ＳＳの厚さが異なる場合にも、回動部材２３の外側部分２３ａにより一定の押し圧で基板ＳＳを損傷なく抑え込むようにすることが可能となる。

また、上記実施形態では、回動部材２３の外側部分２３ａの重量が、回動部材２３の内側部分２３ｂの重量よりも重くなるように構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、外側部分２３ａが当接部材２０に押されていない状態、つまり外力が加えられていない定常状態において、外側部分２３ａが下方へ回動するようにコイルバネ等で付勢する構成としてもよい。なお、上記実施形態によれば、回動部材２３の外側部分２３ａと内側部分２３ｂとの重量バランスだけで、定常状態において外側部分２３ａが下方へ回動するようにすることができるので、部品点数を少なくして構成を簡素化できるという点で好ましい。

また、上記実施形態では、液体容器１４内に貯蔵した液体に基板ＳＳを浸漬させてリフトオフ処理を行うようになされたリフトオフ装置に本発明の基板チャック装置を適用する例について説明したが、適用例はこれに限定されない。液体容器内に貯蔵した液体に基板を浸漬させて所定の処理を行うようになされた基板処理装置であれば、何れにも適用することが可能である。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０ ステージ
２１ アーム
２２，２２’ 載置台
２３ 回動部材
２３ａ 回動部材の外側部分
２３ｂ 回動部材の内側部分
３１ 凹部
３２ 回転軸

Claims (3)

1. 液体容器内に貯蔵した液体に基板を浸漬させて所定の処理を行うようになされた基板処理装置に用いられる基板チャック装置であって、
   上記液体容器内を上下に移動可能になされたステージと、
   上記ステージ上に設けられ、上記基板を載置する載置台と、
   上記載置台に対して回動可能に取り付けられた回動部材と、
   上記液体容器の底面または底面近くの側面に立設された当接部材とを備え、
   上記回動部材の回動支点より外側部分は、上記ステージが下方に移動して上記液体容器の底面に近づいたときに上記当接部材と接触し、上記当接部材に押されて上方へ回動する一方、上記ステージが上方に移動して上記液体容器の底面から離間したときに上記当接部材から離れて下方へ回動するようになされ、
   上記回動部材の上記外側部分が上方へ回動したときに、上記回動部材の回動支点より内側部分が下方へ回動し、当該内側部分の先端がチャック位置へ移動する一方、上記回動部材の上記外側部分が下方へ回動したときに、上記回動部材の上記内側部分が上方へ回動し、当該内側部分の先端がアンチャック位置へ移動するようになされていることを特徴とする基板チャック装置。
2. 上記回動部材の上記外側部分の重量が、上記回動部材の上記内側部分の重量よりも重くなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板チャック装置。
3. 上記載置台は、上記ステージ上の複数箇所に設けられ、
   上記回動部材は、上記複数箇所の載置台に対してそれぞれ回動可能に取り付けられ、
   上記当接部材は、上記液体容器の底面の複数箇所に立設されたピンにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板チャック装置。