JP2002299308A - スピン処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は回転体に半導体ウエハを供給する
ときと取り出すときとでチャックピンの偏心移動量を変
えるスピン処理装置を提供することにある。 【解決手段】 回転体９の周辺部に周方向に所定間隔で
回転可能に設けられた保持部材１１と、保持部材に設け
られた半導体ウエハ２１の周辺部の下面を支持する支持
ピン１６及び保持部材の回転中心から偏心して設けられ
たチャックピン１７と、保持部材を回転しその回転方向
に応じてチャックピンを半導体ウエハの外周面に係合す
る保持状態及び外周面から離反する開放状態に偏心回転
させる第１のシリンダ６１と、処理された半導体ウエハ
を回転体から取り出すときにチャックピンを半導体ウエ
ハの外周面から離す距離を、回転体に未処理の半導体ウ
エハを供給するときに比べて小さくなるよう第１のシリ
ンダによる保持部材の回転角度を制御する調整装置７１
とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は基板の洗浄処理及
び洗浄処理された基板の乾燥処理を行なうことができる
スピン処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置や液晶表示装置の
製造過程においては、半導体ウエハや矩形状のガラス板
などの基板に回路パタ−ンを形成するための成膜プロセ
スやフォトプロセスがある。これらのプロセスでは、上
記基板にエッチングや現像などの処理を行なった後、そ
の処理面の洗浄処理と乾燥処理とが行われる。

【０００３】基板に上述した処理を行なう装置としてス
ピン処理装置が知られている。スピン処理装置は、周知
のように回転体を有し、この回転体には複数の保持部材
が周方向に所定間隔で回転可能に立設されている。各保
持部材の上面には支持ピン及び保持部材の回転中心に対
して偏心した位置にチャックピンが突設されている。

【０００４】スピン処理装置によって処理するための基
板は、ロボット装置のハンドによって上記回転体に供給
される。回転体に供給された基板は、その周辺部の下面
が上記支持ピンによって支持される。ついで、上記保持
部材を回転させ、上記チャックピンを偏心回転させるこ
とで、このチャックピンを上記基板の外周面に係合させ
て回転体に基板を一体的に保持するようにしている。

【０００５】このようにして回転体に基板を保持したな
らば、この回転体とともに基板を回転させながら洗浄や
乾燥などの処理を行なう。

【０００６】基板に所定の処理を行なったならば、上記
保持部材を先程とは逆方向に回転させてチャックピンに
よる基板の保持状態を解除し、ついで基板の下面側にロ
ボットのハンドを進入させてその基板を回転体から取り
出すようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】回転体に未処理の基板
をロボットのハンドによって供給する際、基板の位置決
め精度に多少の誤差があっても、チャックピンに基板が
当たることがないよう、チャックピンの開き度合、すな
わちチャックピンが回転体の回転中心から径方向外方へ
移動する距離を十分に大きくしておくことがよい。

【０００８】逆に、処理された基板をロボットのハンド
によって回転体から取り出す際には、チャックピンの開
き度合が大きいと、回転体上において基板がずれ動き、
位置決め精度が低下する。そのため、基板の下面側にロ
ボットのハンドを進入させたときに、ハンドを高精度に
位置決めしても、このハンドに対して基板の位置がずれ
てしまうから、基板を確実に取り出すことができないと
いうことがある。

【０００９】この発明は、回転体に基板を供給する際に
はチャックピンの開き度合を大きくし、処理された基板
を回転体から取り出すときにはチャックピンの開き度合
を小さくすることで、回転体に対して基板の供給と取り
出しとを確実に行なうことができるようにしたスピン処
理装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
を回転させて処理するスピン処理装置において、回転駆
動される回転体と、この回転体の周辺部に周方向に所定
間隔で回転可能に設けられた複数の保持部材と、各保持
部材に設けられ上記回転体に供給された基板の周辺部の
下面を支持する支持部及び保持部材の回転中心から偏心
して設けられたチャックピンと、上記回転体に上記基板
を着脱する際、上記保持部材を回転しその回転方向に応
じて上記チャックピンを上記基板の外周面に係合する保
持状態及び上記基板の外周面から離反する開放状態に偏
心回転させる駆動手段と、この駆動手段による上記保持
部材の回転角度を制御し、処理された基板を上記回転体
から取り出すときの上記チャックピンの上記回転体の回
転中心からの距離を、上記回転体に未処理の基板を供給
するときに比べて小さくする制御手段とを具備したこと
を特徴とするスピン処理装置にある。

【００１１】請求項２の発明は、上記保持部材を回転さ
せる駆動手段はシリンダであって、上記制御手段は、上
記シリンダのストロークを制御して上記保持部材に設け
られた上記チャックピンの偏心回転の角度を変えること
を特徴とする請求項１記載のスピン処理装置にある。

【００１２】この発明によれば、処理された基板を回転
体から取り出すときに、チャックピンを基板の外周面か
ら離す距離を、回転体に未処理の基板を供給するときに
比べて小さくするため、基板を供給するときにはチャッ
クピンが基板に当たるのを防止でき、基板を取り出すと
きには回転体上における基板の位置ずれを防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面を参照して説明する。

【００１４】図１に示すこの発明のスピン処理装置は本
体ベ−ス１を有する。この本体ベ−ス１には円筒状の支
持体２が上下方向に貫通して設けられている。この支持
体２には同じく円筒体３が中途部を軸受４によって回転
自在に支持されて設けられている。

【００１５】上記円筒体３の下端部は上記支持体２から
突出し、その下端部には従動プ−リ５が嵌着されてい
る。この従動プ−リ５の近傍にはステップモ−タ６が配
設されている。このステップモ−タ６の回転軸６ａには
駆動プ−リ７が嵌着され、この駆動プ−リ７と上記従動
プ−リ５とにはベルト８が張設されている。したがっ
て、上記ステップモ−タ６が作動すれば、上記円筒体３
が回転駆動されるようになっている。

【００１６】上記円筒体３の上端には上面にダイ１０が
接合された円盤状の回転体９が一体的に取り付けられて
いる。この回転体９には周方向に９０度間隔で４本の保
持部材１１がブッシュ１２を介して回転自在に立設され
ている。上記保持部材１１は図２に示すように円筒部１
３を有する。この円筒部１３は上端が閉塞され、下端が
開口している。円筒部１３からは支軸１４が下端部を突
出させて垂設され、この支軸１４が上記ブッシュ１２に
回転自在に支持されている。

【００１７】上記円筒部１３の上面には断面が流線形状
に形成された支持部１５が一体的に設けられている。こ
の支持部１５の上面には支持部としての支持ピン１６
と、この支持ピン１６に比べて背の高いチャックピン１
７とが立設されている。支持ピン１６は上記支軸１４と
軸中心をほぼ一致させており、チャックピン１７は保持
部材１１の回転中心に対して偏心して設けられている。

【００１８】上記構成の４本の保持部材１１には図３に
鎖線で示すように基板としての半導体ウエハ２１が保持
される。つまり、半導体ウエハ２１はその周辺部の下面
を上記支持ピン１６に支持されて設けられる。

【００１９】上記保持部材１１は後述するばね５４によ
って所定の回転方向に付勢されている。それによって、
上記保持部材１１に設けられたチャックピン１７は図３
に鎖線で示す位置から実線で示す位置に偏心回転して上
記半導体ウエハ２１の外周面に当接し、半導体ウエハ２
１を径方向にずれ動くことがないよう保持する。

【００２０】上記回転体９とダイ１０との中心部分には
図１に示すように通孔２５が形成されている。この通孔
２５にはノズル体２６が非接触状態で嵌挿されている。
このノズル体２６は円錐形状をなしていて、その上面に
はノズル孔２７が一端を開放して形成されている。

【００２１】上記ノズル体２６の下端面には支持軸２８
の上端が連結されている。この支持軸２８の上部は上記
円筒体３内に軸受２９によって回転自在に支持されたブ
ラケット３１に保持されている。

【００２２】また、円筒体３の内部の上記ブラケット３
１の下方には、上記軸受２９と他の軸受３２とによって
上下端部が回転自在に支持されたハウジング３３が設け
られている。このハウジング３３には上記支持軸２８が
挿通される第１の貫通孔３４と、上記ノズル孔２７に一
端を接続した供給チュ−ブ３５が挿通された第２の貫通
孔３６とが穿設されている。上記供給チュ−ブ３５の他
端は図示しない洗浄液の供給部に連通している。

【００２３】したがって、ノズル孔２７からは、上記供
給チュ−ブ３５からの洗浄液を保持部材１１に保持され
た半導体ウエハ２１の下面中心部に向けて噴射すること
ができるようになっている。つまり、半導体ウエハ２１
を乾燥処理する前にその下面をリンス処理できるように
なっている。また、支持軸２８によって保持されたノズ
ル体２６は回転体９が円筒体３と一体に回転しても、回
転しないよう上記ダイ１０および回転体９と非接触状態
で保持されている。

【００２４】なお、半導体ウエハ２１の上面にも図示し
ないノズル体によって洗浄液が供給されるようになって
いる。

【００２５】上記回転体９の下面側で、上記円筒体３の
上部外周面には円筒状のロック筒体４１が回転自在に設
けられている。このロック筒体４１の上端には、図１乃
至図４に示すようにフランジ４２が設けられ、このフラ
ンジ４２の上面には周方向に９０度間隔で４本の係止ピ
ン４３が突設されている。

【００２６】図２と図３に示すように、上記係止ピン４
３はレバ−４４の一端に開放して形成された係合溝４５
に係合している。このレバ−４４の他端は上記保持部材
１１の支軸１４の上記回転体９の下面側に突出した下端
部に連結固定されている。

【００２７】上記ロック筒体４１が図３の状態に示す回
転位置にあるとき、係止ピン４３とレバ−４４との係合
によって保持部材１１の回転角度が定められることで、
上記チャックピン１７は支持ピン１６に下面周辺部が支
持された半導体ウエハ２１の外周面に当接し、半導体ウ
エハ２１を回転体９に一体的に保持している。つまり、
支持ピン１６に支持された半導体ウエハ２１が径方向に
ずれ動くのが阻止される。

【００２８】上記ロック筒体４１を同図に矢印Ｘで示す
時計方向に回動させれば、係合ピン４３によってレバー
４４が破線に示す状態から実線で示す状態に回動するか
ら、その回動に保持部材１１が連動し、上記チャックピ
ン１７による半導体ウエハ２１の保持状態を解除する。

【００２９】上記半導体ウエハ２１を保持した状態にお
いて、図３に示すように上記保持部材１１の支持部１５
はその流線形状の中心軸線Ｏが半導体ウエハ２１の接線
Ｓに対して所定の角度θで傾斜する。それによって、円
筒体３に設けられた回転体９とともに保持部材１１が一
体に回転すると、この保持部材１１の流線形状の支持部
１５には同図に矢印Ａで示すように半導体ウエハ２１の
外方に向かう気流が発生するようになっている。

【００３０】なお、支持部１５の流線形状の中心線Ｏ
は、半導体ウエハ２１をロックしていない状態であって
も、接線Ｓに対して所定の角度（確度θより小さき確
度）で傾斜している。

【００３１】上記チャックピン１７による半導体ウエハ
２１の保持および保持状態の解除、つまりロック筒体４
１の回動は解除機構５１によって行われる。この解除機
構５１は図４と図５に示すように上記円筒体３の外周面
に設けられた第１の係止片５２と、上記ロック筒体４１
の外周面に設けられた第２の係止片５３とを有する。

【００３２】第１の係止片５２と第２の係止片５３との
間にはばね５４が張設されている。このばね５４は上記
第２の係止片５３を介してロック筒体４１を第１の係止
片５２の方向に付勢している。つまり、ロック筒体４１
は図３と図４に矢印Ｙで示す反時計方向に付勢されてい
る。

【００３３】したがって、ばね５４はその復元力によっ
てロック筒体４１を回動させるから、係止ピン４３およ
びレバ−４４を介して保持部材１１が回動させられ、チ
ャックピン１７が半導体ウエハ２１の外周面に当接する
保持状態になる。

【００３４】チャックピン１７による半導体ウエハ２１
の保持状態の解除は、図４と図５に示すように上記ステ
ップモ−タ６の近傍に配置された上記解除機構５１を構
成する第１のシリンダ６１によって行われる。この第１
のシリンダ６１のロッド６２には一対の係合ローラ６３
が上記第１の係止片５２を挟み込むことが可能な間隔で
回転自在に設けられている。

【００３５】上記ロッド６２には第１の分岐杆６４と第
２の分岐杆６５とが分岐されている。第１の分岐杆６４
の先端には押圧ローラ６６が回転自在に設けられてい
る。第２の分岐杆６５にはストッパ部材６８が設けられ
ている。

【００３６】上記第１のシリンダ６１のロッド６２が突
出方向に駆動されると、一対の係合ローラ６３が第１の
第１の係止片５２を挟み込み、回転筒体３が回転するの
を阻止する。その状態でさらにロッド６２を突出方向へ
駆動すると、第１の分岐杆６４に設けられた押圧ローラ
６６が第２の係止片５３を押圧する。それによって、ロ
ック筒体４１をばね５４の付勢力に抗して時計方向へ回
動させる。

【００３７】ロック筒体４１が時計方向へ回転すれば、
その回転に保持部材１１が連動するから、チャックピン
１７が半導体ウエハ２１の外周面から離れる方向に偏心
回転し、このチャックピン１７による半導体ウエハ２１
の保持状態が解除される。

【００３８】第２の分岐杆６５に設けられたストッパ部
材６８は、第１のシリンダ６１のロッド６２の動きに連
動する。ストッパ部材６８の移動量は、このストッパ部
材６８とで制御手段を構成する調整装置７１によって制
御される。

【００３９】この調整装置７１はガイド体７２を有す
る。このガイド体７２には上記ロッド６２の進退方向に
対して直交する方向に沿うガイド部７３が設けられてい
る。このガイド部７３には当接面７４が形成された可動
体７５がスライド可能に設けられている。この可動体７
４には第２のシリンダ７６のロッド７７が連結されてい
る。この第２のシリンダ７６によって上記可動体７４は
上記ガイド部７３に沿って駆動されるようになってい
る。

【００４０】上記可動体７４が後退位置にあるとき、上
記係合ローラ６３と押圧ローラ６６とは第１のシリンダ
６１のストロークエンドまで駆動される。上記可動体７
４が第２のシリンダ７６によって前進方向に駆動された
状態で上記第１のシリンダ６１が駆動されると、可動体
７５が図５に鎖線で示す位置まで駆動される。

【００４１】それによって、この第１のシリンダ６１の
ロッド６２がストロークエンドまで駆動される前に、第
２の分岐杆６５に設けられたストッパ部材６８が可動体
７５の当接面７４に当接するから、押圧ローラ６６によ
り押圧されて回転するロック筒体４１の時計方向に沿う
回転角度が減少する。

【００４２】ロック筒体４１の時計方向に沿う回転角度
が減少すると、係合ピン４３及びレバー４４を介して上
記ロック筒体４１により回転される保持部材１１の回転
角度も減少するから、この保持部材１１の上端面に設け
られたチャックピン１７の偏心移動量も減少することに
なる。つまり、チャックピン１７による半導体ウエハ２
１の保持状態を開放するとき、チャックピン１７が半導
体ウエハ２１の外周面から離れる距離が減少する。

【００４３】この状態を図６に基づき説明する。チャッ
クピン１７Ａは、半導体ウエハ２１を保持するときの位
置を示しており、チャックピン７Ｂは第１のシリンダ６
１のロッド６２のストロークが調整装置７１のストッパ
部材６８と可動体７５とによって制限されたときの半開
位置を示している。チャックピン１７Ｃは、調整装置７
１によって制限されずに全開位置まで偏心移動した状態
を示している。

【００４４】半開状態と全開状態におけるチャックピン
１７と半導体ウエハ２１の外周面との間隔をそれぞれｇ
_１、ｇ_２とすると、ｇ_１＜ｇ_２であり、ｇ_１は０．５ｍ
ｍ程度で、ｇ_２はｇ_１に比べて十分に大きくする（２〜
３ｍｍ程度）ことが好ましい。

【００４５】つまり、第１のシリンダ６１のロッド６２
のストロークを調整装置７１によって制限すると、回転
体９の回転中心からチャックピン１７までの距離ｇ
_１は、そのロッド６２をストロークエンドまで駆動した
ときの回転体９の回転中心からチャックピン１７までの
距離ｇ_２に比べて小さくなる。

【００４６】上記構成のスピン処理装置によって半導体
ウエハ２１を処理する場合について説明する。

【００４７】まず、未処理の半導体ウエハ２１を回転体
９に供給する場合、調整装置７１の可動体７５を後退さ
せた状態で第１のシリンダ６１を作動させてそのロッド
６２を前進方向に駆動すると、一対の係合ローラ６３が
第１の係止片５２を挟持し、押圧ローラ６６が第２の係
止片５３を押圧する。

【００４８】それによって、円筒体３の回転が阻止され
た状態でロック筒体４１がばね５４の付勢力に抗して時
計方向に回転させられるから、その回転に回転体９に回
転可能に設けられた保持部材１１が連動し、この保持部
材１１に設けられたチャックピン１７が回転体９の回転
中心から離れる方向に偏心回転する。

【００４９】チャックピン１７を偏心回転させたなら、
半導体ウエハ２１を保持した図示しないロボットのハン
ドを回転体９の上方へ進入させて下降させる。それによ
って、この半導体ウエハ２１は周辺部の下面が支持ピン
１６に支持される。

【００５０】半導体ウエハ１を支持ピン１６上に供給し
たならば、第１のシリンダ６１のロッド６２を後退方向
に駆動する。それによって、一対の係合ローラ６３が第
１の係止片５２から外れ、押圧ローラ６６が第２の係止
片５３から離れるから、ロック筒体４１がばね５４の復
元力によって反時計方向に回転する。

【００５１】このロック筒体４１の回転によって、保持
部材１１が先程と逆方向に回転するから、チャックピン
１７が回転体９の中心方向に向かって偏心回転し、半導
体ウエハ２１の外周面に係合する。それによって、半導
体ウエハ２１はチャックピン１７により、回転体９に保
持される。

【００５２】このように、回転体９に半導体ウエハ２１
をロボットによって供給する際、チャックピン１７の偏
心回転は、調整装置７１によって制限されることがな
い。そのため、チャックピン１７（１７Ｃ）は、図６に
ｇ_２ で示すように回転体９に供給される半導体ウエハ
２１の外周面に対して径方向外方へ大きく開くから、ロ
ボットのハンドの位置決め精度が多少低下しても、半導
体ウエハ２１をチャックピン１７に当てることなく支持
ピン１６上に供給することができる。

【００５３】このようにして回転体９に半導体ウエハ２
１を供給保持したならば、その半導体ウエハ２１を洗浄
し、ついで乾燥処理する。乾燥処理が終了したならば、
半導体ウエハ２１の保持状態を解除し、ロボットのハン
ドを半導体ウエハ２１の下面に進入させた後、上昇させ
ることで、半導体ウエハ２１を取り出す。

【００５４】半導体ウエハ２１を回転体９から取出す
際、調整装置７１の第２のシリンダ７６を作動させてそ
の可動体７５を前進させる。それによって、第１のシリ
ンダ６１のロッド６２が突出方向へ駆動される際、その
ロッド６２のストロークの途中で、第２の分岐杆６５に
設けられたストッパ部材６８が上記可動体７５の当接面
７４に当接し、ロッド６２の前進方向への移動が制限さ
れる。

【００５５】第１のシリンダ６１のロッド６２がストロ
ークの途中で制限されると、ロック筒体４１の回転もそ
の時点で停止するから、第１のシリンダ６１のロッド６
２をストロークエンドまで駆動した、半導体ウエハ２１
を回転体９に供給する場合に比べてロック筒体４１の回
転角度が小さくなる。

【００５６】それによって、図６に示すように、チャッ
クピン１７（１７Ｂ）が半導体ウエハ２１の外周面から
離れる距離ｇ_１は、半導体ウエハ２１を回転体９に供給
するときの距離ｇ_２に比べて小さくなるから、チャック
ピン１７による保持状態が開放されても、半導体ウエハ
２１は支持ピン１６上で径方向にほとんどずれ動くこと
がない。

【００５７】したがって、半導体ウエハ２１の下面の所
定の位置まで進入したロボットのハンドに対し、上記半
導体ウエハ２１の位置が大きくずれることがないから、
ハンドを上昇させることで、半導体ウエハ２１を確実に
取り出すことができる。

【００５８】すなわち、半導体ウエハ２１を回転体９に
供給するときにはチャックピン１７が半導体ウエハ１の
直径に対して径方向外方へ大きく開いているため供給し
易い。

【００５９】また、半導体ウエハ１を回転体９から取り
出すときには、チャックピン１７は半導体ウエハ２１の
外周面に対してわずかなに離れるだけで、開き度合が小
さいから、回転体９上において半導体ウエハ２１の位置
がずれて確実に取り出せなくなるのを防止できる。

【００６０】この発明は上記一実施の形態に限定され
ず、種々変形可能である。たとえば上記一実施の形態で
は、第１のシリンダのロッドのストロークを調整装置の
ストッパ部材を可動体に当接させて制御したが、第１の
シリンダをリニアモータとし、そのリニアモータの直線
駆動される可動部材の移動量を電気的に制御するように
してもよい。

【００６１】また、第１のシリンダを、そのロッドが２
ポジションのストロークで駆動されるものを用いて制御
手段としてもよく、チャックピンの偏心回転量を制御す
る制御手段は、ロック筒体を介して回転駆動される保持
部材の回転角度を制御できる手段であればよい。

【００６２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、処理さ
れた基板を回転体から取り出すときに、チャックピンを
基板の外周面から離す距離を、回転体に未処理の基板を
供給するときに比べて小さくなるようにした。

【００６３】そのため、基板を回転体に供給するときに
はチャックピンが回転体の径方向外方に大きく開いてい
るから、基板をチャックピンに当てることなく容易に供
給することが可能であり、基板を取り出すときにはチャ
ックピンが基板の外周面からわずかに離れるだけである
から、回転体上における基板の位置ずれを防止し、その
基板を確実に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のスピン処理装置の概略
的構成を示す断面図。

【図２】保持部材の斜視図。

【図３】ロック筒体と支持部材との関係を示す説明図。

【図４】解除機構と調整装置との概略的構成を示す斜視
図。

【図５】解除機構と調整装置の平面図。

【図６】チャックピンの偏心移動量を説明するための
図。

【符号の説明】

３…回転体 １１…保持部材 １６…支持ピン １７…チャックピン ２１…半導体ウエハ（基板） ６１…第１のシリンダ（駆動手段） ６３…係合ピン（駆動手段） ６６…押圧ローラ（駆動手段） ６８…ストッパ部材（制御手段） ７１…調整装置（制御手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を回転させて処理するスピン処理装
   置において、 回転駆動される回転体と、 この回転体の周辺部に周方向に所定間隔で回転可能に設
   けられた複数の保持部材と、 各保持部材に設けられ上記回転体に供給された基板の周
   辺部の下面を支持する支持部及び保持部材の回転中心か
   ら偏心して設けられたチャックピンと、 上記回転体に上記基板を着脱する際、上記保持部材を回
   転しその回転方向に応じて上記チャックピンを上記基板
   の外周面に係合する保持状態及び上記基板の外周面から
   離反する開放状態に偏心回転させる駆動手段と、 この駆動手段による上記保持部材の回転角度を制御し、
   処理された基板を上記回転体から取り出すときの上記チ
   ャックピンの上記回転体の回転中心からの距離を、上記
   回転体に未処理の基板を供給するときに比べて小さくす
   る制御手段とを具備したことを特徴とするスピン処理装
   置。
2. 【請求項２】 上記保持部材を回転させる駆動手段はシ
   リンダであって、 上記制御手段は、上記シリンダのストロークを制御して
   上記保持部材に設けられた上記チャックピンの偏心回転
   の角度を変えることを特徴とする請求項１記載のスピン
   処理装置。