JP3329718B2 - 板状材の処理装置、及びこれを備えた処理設備 - Google Patents

Description

【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、液晶ディ
スプレイ、磁気ディスクなどの板状材を回転させつつ、
薬液等で板状材を処理する板状材の処理装置、及びこれ
を備えた処理設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体、液晶ディスプレイ、磁気ディス
クなどの薄膜デバイスの製造工程では、歩留まり向上の
ために、高清浄が不可欠である。半導体の例で言えば、
256MビットDRAMにおいて、除去すべき異物の大きさは0.
2μm以上、金属イオンの汚染量は10⁹原子/cm²以下にす
ることが要求されている。さらに、設備投資の抑制のた
めに、多品種混合生産が不可避となり、複数の製造工程
に対応できる装置が必要とされる。このため、一種の製
造装置の多機能化及び高性能化が要求されている。

【０００３】これらの要求に対する一具体策として、板
状試料（以下、単に試料と云う）を１枚ずつ処理する枚
葉処理方法が実用化されつつある。この枚葉処理で、流
体を用いて板状試料を高清浄処理を行うためには、面内
での処理均一化を図るために試料を回転する必要があ
る。

【０００４】試料を枚葉処理する第１の従来技術として
は、例えば、特開平4-287922号公報に記載されているも
のがある。この装置は、試料がセットされる試料セット
部を有している回転体と、この回転体を回転させる回転
手段と、回転中の試料に対して上方から薬液等を供給す
る液供給手段とを備えているものである。この装置の試
料セット部は、回転体の一部を切り欠く等して、そこに
試料を嵌め込めるようにしたものである。なお、この公
報において、回転体を回転させる回転手段や、回転体を
回転可能に支持する軸受等に関しては、具体的には何ら
記載されていない。

【０００５】また、第２の従来技術としては、例えば、
特開平4-94537号公報や特開平7-169732号公報に記載さ
れているものがある。この装置は、試料を把持する把持
手段を有している中空円筒状の回転体と、この回転体を
回転可能に支持する磁気軸受と、この回転体を回転させ
る回転手段と、回転中の試料に対して上方からと中空円
筒状の回転体の内部から（下方から）薬液等を供給する
処理液供給手段とを備えているものである。

【０００６】また、第３の従来技術としては、例えば、
特開昭61-42918号公報や特開昭60-74438号公報に記載さ
れているものがある。この装置は、ベルヌーイの原理を
利用して試料を非接触保持するものである。具体的に、
この装置では、試料と対向する試料保持面に流体供給孔
を設け、ここから流体を供給して、流体の流れで生じる
負圧を試料に対する引力として、試料を非接触保持しつ
つ、この流体で試料を処理している。この装置で、試料
を回転させる場合には、試料に回転力が加わるよう、試
料保持面に複数の流体供給孔を設ける。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来技術では、試料を回転体の試料セット部に嵌め込む
だけであるため、試料と共に回転体を回転させている
際、回転体に対して試料が振動し、試料セット部と試料
との接触部分が傷付いたり、この接触部分から発塵した
りする。そこで、一定以上の力で試料をしっかりと把持
する機構を追加する方法が考えられるが、試料を把持し
ている把持状態と、試料を取り外すことができる非把持
状態とに変化可能な把持機構を、単純に、回転体に設け
ようとすると、その機構が複雑化したり、回転体が大
きくなるという問題がある。

【０００８】また、前述したように、第１の従来技術に
おいて、回転体を回転させる回転手段や、回転体を回転
可能に支持する軸受等に関しては、具体的には何ら開示
されていないが、これらに、一般的なものが用いられて
いると仮定すると、具体的には、回転手段として、一般
的なモータと、モータの回転力を伝達する各種ギヤやベ
ルトとが用いられ、軸受として、転がり軸受を用いられ
ていると仮定すると、以下のような問題点がある。すな
わち、ギヤやベルト等の伝達部材や転がり軸受におけ
る摺接部分から、発塵したり、潤滑剤等が蒸発したりし
て、試料を汚染してしまうという問題点がある。

【０００９】これに対して、磁気軸受を用いている第２
の従来技術では、先に述べた第１の従来技術の問題点
のうち、回転体が非接触で回転可能に支持されるの
で、問題点は、解決されている。しかしながら、この
第２の従来技術においても、一定以上の磁力を有するロ
ータマグネットやこれを制御するコントローラ等が必要
になるため、装置が大型化する上に、装置の高コスト
化を招いてしまうという問題点がある。さらに、磁気軸
受を構成する部品は、耐食性や耐熱性（この場合、例え
ば、５０℃以上の環境下で使用可能であること）を有す
る材料で形成されていないため、高温で且つ腐食雰囲
気での使用ができないという問題点がある。このよう
に、第２の従来技術は、この問題点を有しているため
に、現在のところ実現されるに至っていない。

【００１０】第３の従来技術は、以上の第１及び第２の
従来技術の問題点を一挙に解決するものとして
提案されたものである。すなわち、この第３の従来技術
では、流体の流れで生じる負圧を試料に対する引力とし
て、試料を非接触保持しつつ、この流体の流れで試料を
回転させているので、試料を保持する機構が小型化し、
機械要素相互の摺接等が無く、発塵が抑えられ、しか
も、構造が簡単であるため、コストが低く、高温で且つ
腐食雰囲気での使用に耐えうる材料を用い易い。しかし
ながら、この第３の従来技術では、試料を保持する保持
力は、試料保持面に対して垂直な方向にのみ働き、試料
保持面に対する接線方向に働かないので、この接線方向
の試料の位置ズレを防止するために、ストッパ等を設け
なくてはならなく、このストッパと試料との接触で、結
局、試料が破損したり、発塵したりしてしまうという
問題点がある。

【００１１】従って、各従来技術についてまとめると、
試料を単に試料セット部に嵌め込んだり、流体の流れで
発生する負圧を利用して試料を保持すると、試料の振動
等で、試料が破損したり、発塵したりしてしまい、逆
に、試料をしっかりと機械的に挾持しようとすると、装
置が複雑化して高コスト化を招く上に装置が大型化する
という問題点がある。さらに、回転体の回転に伴う発塵
等を防ごうとすると、耐食性や耐熱性が著しく低下し、
実用に耐えられないという問題点がある。

【００１２】そこで、本発明は、以上のような従来技術
の問題点に着目して、試料をしっかりと挾持しても装置
の複雑化や大型化を招くことがなく、且つ、回転体の回
転に伴う発塵等を防せぎつつ耐食性や耐熱性を確保し得
る処理装置及びこれを備えた処理設備を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の板状材の処理装置は、前記板状材を把持する複数の爪
を有している把持手段と、前記爪で把持されている前記
板状材に前記処理流体を噴出する処理流体噴出手段と、
前記把持手段の複数の前記爪が設けられている回転体
と、前記回転体を回転可能に支持する支持体と、前記回
転体を前記支持体に対して非接触で回転させる非接触回
転手段と、を備え、前記把持手段は、前記爪と、前記回
転体に取り付けられている揺動軸と、該揺動軸に揺動自
在に取り付けられ、該揺動軸を中心として一端側に該爪
が設けられ、該揺動軸を中心として、他端側全体の慣性
モーメントが該爪を含めた該一端側全体の慣性モーメン
トよりも大きい揺動アームと、を有し、前記支持体の一
部には、軸受面が形成され、前記回転体の一部にも、該
支持体の該軸受面と僅かな隙間を有して対向する軸受面
が形成され、該支持体には、該軸受面間に流体を供給す
る軸受用流体通路が形成され、該軸受面と該軸受用流体
通路とを有して構成される流体軸受を備えている、こと
を特徴とするものである。

【００１４】ここで、前記揺動アームは、前記回転体が
回転していないとき、該揺動アームに設けられている爪
で前記板状材を把持できる位置で、前記揺動軸を中心と
してバランスがとれていることが望ましい。

【００１５】また、前記目的を達成するための他の板状
材の処理装置は、前記板状材を把持する複数の爪を有し
ている把持手段と、前記爪で把持されている前記板状材
に前記処理流体を噴出する処理流体噴出手段と、前記把
持手段の複数の前記爪が設けられている回転体と、前記
回転体を回転可能に支持する支持体と、前記回転体を前
記支持体に対して非接触で回転させる非接触回転手段
と、を備え、前記把持手段は、前記爪と、前記回転体に
固定され該爪を出没自在に支持する爪支持部と、前記支
持体、前記回転体及び前記爪支持部を連通して該爪にま
で至り、該爪を該爪支持部に対して出没させる爪駆動用
流体が通る爪駆動用流体通路と、を有し、前記支持体の
一部には、軸受面が形成され、前記回転体の一部にも、
該支持体の該軸受面と僅かな隙間を有して対向する軸受
面が形成され、該支持体には、該軸受面間に軸受用流体
を供給する軸受用流体通路が形成され、該軸受面と該軸
受用流体通路とを有して構成される流体軸受を備えてい
る、ことを特徴とするものである。

【００１６】ここで、以上の各板状材の処理装置の前記
処理流体噴出手段は、前記挾持手段で挾持されている前
記板状試料の表裏面のうち、いずれか一方の面に対向す
る対向面と、該対向面に処理流体噴出口が形成されてい
る処理流体通路と、を有する処理流体噴出板であっても
よい。この場合、前記処理流体噴射板として、前記把持
手段で把持されている前記板状試料の表裏面のうち、一
方の面に対向する対向面を有する第１の処理流体噴射板
と、他方の面に対向する対向面を有する第２の処理流体
噴射板とがあることが好ましい。

【００１７】また、以上の各板状材の処理装置の前記非
接触回転手段は、ダイレクトドライブモータであっても
よい。この場合、前記支持体と前記回転体とで、前記ダ
イレクトドライブモータを収納するモータ室が形成され
ているとき、前記支持体と前記回転体との境界に、前記
モータ室と外部空間とを仕切る流体シールが形成されて
いることが望ましい。

【００１８】また、以上の各板状材の処理装置の前記非
接触回転手段は、前記回転体に設けられている複数の羽
根と、前記支持体に形成され該羽根に送る回転駆動用流
体が通る回転駆動用流体通路とを有しているものであっ
てもよい。この場合、前記支持体と前記回転体とで、複
数の前記羽根が回転可能なモータ室が形成されていると
き、前記支持体と前記回転体との境界に、前記モータ室
と外部空間とを仕切る流体シールが形成されていること
が望ましい。

【００１９】また、以上の各板状材の処理装置は、前記
流体軸受から流出する前記軸受用流体を、前記把持手段
で把持されている板状材から遠ざかる方向へ導く軸受用
流体迂回手段を有することが好ましい。

【００２０】また、前記目的を達成するための板状材の
処理設備は、以上のいずれかの板状材の処理装置と、前
記処理流体噴出手段に前記処理流体を供給する処理流体
供給手段と、前記軸受用流体通路に前記軸受用流体を供
給する軸受用流体供給手段と、を備えていることを特徴
とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る各種実施形態
について図面を用いて説明する。

【００２２】まず、第１の実施形態としての板状試料の
処理設備について、図１〜図５を用いて説明する。この
実施形態における板状試料の処理設備は、図１に示すよ
うに、板状試料１の表面に供給される薬液等が溜められ
る処理液槽（処理流体供給手段）８１，８２と、同じく
板状試料１の表面に供給されるガスが溜められる処理ガ
スボンベ（処理流体供給手段）９２と、板状試料１を保
持しつつ回転させる処理装置と、処理装置に空気を供給
する送風機（軸受用流体供給手段、爪駆動用流体供給手
段）７０と、送風機７０からの空気を清浄化するフィル
タ７１とを備えている。

【００２３】処理装置は、図２に示すように、板状試料
１を把持する遠心式把持機構（把持手段）３０と、この
把持機構３０で把持されている板状試料１に対して各液
槽８１，８２や処理ガスボンベ９２等からの処理流体を
噴射する処理流体上ノズル（処理流体噴出手段）５１及
び処理流体下ノズル（処理流体噴出手段）５２と、遠心
式把持機構３０が設けられこの遠心式把持機構３０ごと
回転する回転体２０と、回転体２０を回転可能に支持す
る支持体１０と、回転体２０を回転させる回転機構（非
接触回転手段）４０と有している。

【００２４】支持体１０は、底板部１２と円筒状の外筒
部１３とを有しているベース１１と、ベース１１上に固
定されている円筒状の下ステータ１４と、この下ステー
タ１４の上に固定されている円筒状の上ステータ１５
と、上ステータ１５の上部開口を塞ぐ天板１９と、板状
試料１にかけられた薬液等を受ける処理液受け槽１８と
を備えている。天板１９には、噴出口を上向きにした処
理流体下ノズル５２が固定されている。処理液受け槽１
８は、上から見るとリング状を成している底板１８ａ
と、底板１８ａの内周縁に沿って設けられている内周壁
１８ｃと、底板１８ａの外周縁に沿って設けられている
外周壁１８ｂとを有している。この処理液受け槽１８
は、その底板１８ａがベース外筒部１３の上に固定され
ている。支持体１０の構成要素のうち、薬液等に接触す
る可能性のある天板１９はポリエーテルエーテルケトン
（以下、PEEKという）で形成され、上ステータ１５はア
ルミナで形成され、処理液受け槽１８はポリテトラフル
オロエチレン（以下、PTFEという）で形成されている。
これら、PEEK、アルミナ、PTFEは、いずれも、耐食性及
び耐熱性の高い材料である。

【００２５】回転体２０は、上ステータ１５の外周に回
転可能に配されている円筒状のロータ２１と、このロー
タ２１の下端に固定されているロータシャフト２３と、
ロータ２１の上に固定さている複数の把持機構支持台２
４を備えている。ロータシャフト２３は、ロータ２１の
下端から、下ステータ１４とベース外筒部１３との間に
まで伸びている。回転体２０の構成要素のうち、薬液等
に接触する可能性のあるロータ２１の外周側部分及び把
持機構支持台２４はPEEKで形成され、ロータ２１の内周
側部分はアルミナで形成されている。なお、後述する軸
受面１６，２２が形成されている上ステータ１５及びロ
ータ２１の内側部分は、いずれも、ここではアルミナで
形成しているが、この代わりに、例えば、炭化珪素で形
成してもよい。

【００２６】上ステータ１５の内部空間及び下ステータ
１４の内部空間には、各液槽８１，８２や処理ガスボン
ベ９２等からの処理流体を処理流体下ノズル５２に導く
処理流体配管６３と、送風機７０からの空気が供給され
る軸受用流体配管７５とが設けられている。円筒状の上
ステータ１５の外周面と、同じく円筒状のロータ２１の
内周面とは、それぞれ、軸受面１６，２２を形成してお
り、両面間には僅かな隙間が形成されている。上ステー
タ１５には、軸受用流体配管７５からの空気を両軸受面
１６，２２の間に導く軸受用流体通路１７が形成されて
いる。これらステータ側軸受面１６、ロータ側軸受面２
２、軸受用流体通路１７で、流体軸受を形成している。
なお、この実施形態では、軸受面１６，２２の間に空気
が供給されるが、軸受面１６，２２の間には気体ではな
く液体を供給してもよい。

【００２７】ロータシャフト２３の下端部であって、そ
の外周面には、ロータマグネット４２が固定され、ベー
ス外筒部１３の内周面であって、ロータマグネット４２
と対向する位置にステータコイル４１が固定されてい
る。この実施形態における回転機構４０は、これらロー
タマグネット４２及びステータコイル４１を有するダイ
レクトドライブモータである。

【００２８】処理液受け槽１８の内周壁１８ｃの上端部
は、ロータ２１の下端にまで伸びており、上下方向に突
出し凹んでいる多数の凹凸が形成されている。一方、ロ
ータ２１の下端部には、内周壁１８ｃの上端部の凹凸と
噛み合う多数の凸凹が形成されている。すなわち、内周
壁１８ｃの上端部の凹凸とロータ２１下端部の凸凹と
で、支持体１０と回転体２０との間のラビリンスシール
（流体シール）２５を形成している。下ステータ１４の
外周側とベース外筒部１３の内周側との間には、ロータ
マグネット４２及びステータコイル４１が配され、ここ
がモータ室４３を形成している。このラビリンスシール
２５を形成する凹凸と凸凹との間には、モータ室４３の
側から処理液受け槽１８の側へ流体が流れる。一般的
に、ロータマグネット４２やステータコイル４１は、こ
れらの磁気特性や電気特性等が第１に考慮され、これら
の耐食性や耐熱性等はあまり考慮されない。従って、こ
れらが納められるモータ室４３内に薬液等が入り込むこ
とは好ましくない。そこで、処理液受け槽内周壁１８ｃ
の上端部とロータ２１の下端部とにラビリンスシール２
５を形成し、処理液受け槽１８等からモータ室４３内に
薬液等が入り込むのを防いでいる。

【００２９】なお、この実施形態では、軸受用空気がス
テータ側軸受面１６とロータ側軸受面２２との間に供給
され、それが、下ステータ１４の外周面とロータシャフ
ト２３の内周面との間、ステータコイル４１とロータマ
グネット４２との間を通って、ラビリンスシール２５に
至るので、ラビリンスシール２５用に別途流体供給源を
設ける必要はない。

【００３０】また、ここでは、処理液受け槽内周壁１８
ｃの上端部とロータ２１の下端部とにラビリンスシール
２５を形成しているが、図３に示すように、処理液受け
槽内周壁１８ｃの内周面に、水平方向に突出し凹んでい
る多数の凹凸を形成し、ロータシャフト２３の外周面
に、内周壁１８ｃの凹凸と噛み合う多数の凸凹を形成
し、これらの凹凸及び凸凹で、支持体１０と回転体２０
との間のラビリンスシール２５ｂを形成してもよい。す
なわち、モータ室４３内に薬液が入るのを防ぐことがで
きれば、どの位置にラビリンスシールを設けても一向に
構わない。

【００３１】遠心式把持機構３０は、図４に示すよう
に、回転体２０の一部である把持機構支持台２４に設け
られている揺動軸３２と、揺動軸３２を中心として揺動
可能に設けられている揺動アーム３３と、揺動アーム３
３の一端（上端）に固定されている爪３１とを有してい
る。爪３１及び揺動アーム３３は、いずれも、耐食性及
び耐熱性の高いPEEKで形成されている。揺動軸３２は、
把持機構支持台２４に水平に設けられている。揺動アー
ム３３は、その他端（下端）に錘３４を有している。揺
動アーム３３は、この錘３４によって、揺動軸３２を中
心として、他端側全体の慣性モーメントが、爪３１を含
めた一端側全体の慣性モーメントよりも大きくなってい
る。このため、回転体２０が回転すると、揺動アーム３
３の他端側（錘３４のある側）に遠心力が強く作用し、
揺動アーム３３の一端側（爪３１のある側）に遠心力が
弱く作用する。この結果、同図（ｂ）に示すように、回
転体２０が回転すると、揺動アーム３３の他端側（錘３
４のある側）が回転軸Ｃから遠ざかり、揺動アーム３３
の一端側（爪３１のある側）が回転軸Ｃに近づいて、一
定以上の力で板状試料１を挾持できるようになる。ま
た、同図（ａ）に示すように、回転体２０が回転してい
ないとき、揺動アーム３３は、爪３１で板状試料１を把
持できる位置（二点破線で示されている位置）で、揺動
軸３２を中心としてバランスがとれている。これは、回
転体２０が回転していないときでも、爪３１で板状試料
１を軽く挾持できるようにするためである。なお、慣性
モーメントとは、物体の微小部分の質量をｄｍとし、物
体の基準となる位置（ここでは揺動軸３２の位置）から
微小部分までの距離をｒとした場合、∫ｒ²ｄｍで表さ
れる値のことである。従って、挾持力を強くしたい場合
には、錘３４の質量を大きくするか、または、揺動軸３
２から錘３４までの距離を長くするとよい。また、挾持
力を微調整したい場合には、揺動アーム３３に対して錘
をスライド可能に取り付け、必要に応じて錘の位置を変
えられるようにするとよい。

【００３２】把持機構３０は、以上のように、水平方向
に伸びた揺動軸３２を中心として揺動アーム３３が揺動
するようにしてもよいが、図５に示すように、鉛直方向
に伸びた揺動軸３２ａを中心として揺動アーム３３ａが
揺動するようにしてもよい。なお、同図において、３０
ａは把持機構、３１ａは爪、３４ａは錘である。

【００３３】図１に示すように、処理流体上ノズル５１
及び処理装置内の処理流体配管６３と、液槽８１，８２
及び処理ガスボンベ９２との間には、処理流体ライン６
０が設けられている。この処理流体ライン６０中には、
処理液槽８１内の処理液と処理液槽８２内の処理液との
うち、一方のみを選択的に各ノズル５１，５２に供給す
るための処理液切換弁６１と、処理液槽８１，８２内の
処理液と処理ガスボンベ９２からのガスとのうち、一方
のみを選択的に各ノズル５１，５２に供給するためのガ
ス切換弁６２とが設けられている。処理装置内の軸受用
流体配管７５と送風機７０との間には、軸受用流体ライ
ン７２が設けられている。この軸受用流体ライン７２中
に、送風機７０からの空気を清浄化するフィルタ７１が
設けられている。

【００３４】次に、第１の実施形態における板状試料１
の処理設備の取り扱い、及びその動作について説明す
る。まず、図４（ｂ）に示すように、各揺動アーム３３
の上端を開いて、そこに板状試料１をおいて、この板状
試料１を各揺動アーム３３の各爪３１で軽く把持する。

【００３５】次に、送風機７０を駆動し、ステータ側軸
受面１６とロータ側軸受面２２との間に軸受用空気を供
給してから、ダイレクトドライブモータ４０を駆動し
て、回転体２０と共に把持機構３０で把持されている板
状試料１を回転させる。この回転体２０の回転により、
板状試料１に対する遠心式把持機構３０の把持力が強ま
り、板状試料１は遠心式把持機構３０によりしっかりと
把持される。このように、この実施形態では、板状試料
１を遠心式把持機構３０によりしっかりと把持している
ので、把持機構３０に対する板状試料１の振動を抑えら
れ、把持機構３０と板状試料１との接触部分の傷みや、
この接触部分からの発塵を抑えることができる。また、
この実施形態では、回転体２０の回転による遠心力を利
用して、把持機構３０の把持力を生み出しているので、
把持機構３０の駆動源を別途設ける必要がなく、構造の
簡略化及び小型化が図られ、装置の製造コストを削減す
ることができる。殊に、小型化に関しては、把持機構３
０の構成のみならず、機械的な動力伝達部材のないダイ
レクトドライブモータ４０を採用していることも大きな
要因である。また、この実施形態では、回転体２０の回
転は、支持体１０との間で非接触で且つギヤ等の機械的
動力伝達部材の無いダイレクトドライブモータ４０で行
なわれ、支持体１０による回転体２０の支持は、非接触
の流体軸受で行なわれ、モータ室４３の封止も、支持体
１０と回転体２０とが非接触のラビリンスシール２５で
行なわれている。つまり、この実施形態では、支持体１
０に対して回転体２０は非接触である。従って、支持体
１０に対して回転体２０が摺接することがなく、回転体
２０の回転による発塵も抑えることができる。

【００３６】以上の状態にしてから、ライン６０中の切
換弁６１，６２を操作して、処理液槽８１，８２と処理
ガスボンベ９２とのうちのいずれかから、処理流体上ノ
ズル５１及び処理流体下ノズル５２を介して、回転中の
板状試料１の上面及び下面に処理流体を供給する。板状
試料１に供給された処理液は、直接、処理液受け槽１８
に、又は、支持体１０の天板１９及び回転体２０のロー
タ２１等を介して処理液受け槽１８に溜る。処理流体の
一部は、上ステータ１５の軸受面１６とロータ２１の軸
受面２２との間に入り込む可能性があるものの、各軸受
面１６，２２は、耐食性及び耐熱性の高いアルミナで形
成されているので、腐食の心配はない。また、モータ室
４３は、ラビリンスシール２５で封止されているので、
この中に処理流体が入り込むことはなく、一般的に耐食
性や耐熱性のない材料で形成されているロータマグネッ
ト４２やステータコイル４１も腐食する心配はない。

【００３７】ここで、この実施形態における装置と従来
の装置とのサイズ等の比較について、具体的に説明す
る。「従来技術」で述べた第１の従来技術の装置は、軸
受とモータとをあわせたものの直径が500mm、その高さ
が500mmであり、処理液受け槽の直径が300mm、その高さ
が300mmである。つまり、第１の従来技術の装置は、全
体として、直径が500mm、高さが800mmである。また、第
２の従来技術の装置は、実現に至っていないないが、タ
ーボ分子ポンプに用いられている磁気軸受とダイレクト
ドライブモータとを有して構成されているとすると、全
体として、直径が500mm、高さが500mmである。これに対
して、この実施形態では、前述した各種要因により、直
径が300mm、高さが250mmであり、格段の小型化が図られ
ている。また、第２の従来技術の装置は、本実施形態と
同様に非接触の軸受であるが、磁気軸受を採用している
ので、本実施形態に比べて約10倍の製造コストがかかる
上に、磁気軸受のコントロールユニットは、幅500mm、
奥行500mm、高さ1000mm程度の大きさがあり、システム
全体としても本実施形態の方が小型化されている。

【００３８】次に、第２の実施形態としての板状試料の
処理設備について、図６〜図８を用いて説明する。この
実施形態における板状試料の処理設備は、図６に示すよ
うに、板状試料１の表面に供給される薬液等が溜められ
る処理液槽８１，８２と、板状試料１の表面に供給され
るガスが溜められる処理ガスボンベ９２，９３と、板状
試料１を保持しつつ回転させる処理装置と、処理装置に
空気を供給する送風機７０と、送風機７０からの空気を
清浄化するフィルタ７１とを備えている。

【００３９】この実施形態の処理装置は、把持機構３５
が第１の実施形態と異なっていること、及び、第１の実
施形態における処理流体上ノズル５１及び処理流体下ノ
ズル５２の換わりに処理流体上噴出板５３及び処理流体
下噴出板５６を用いていること以外、基本的に第１の実
施形態と同様である。

【００４０】把持機構３５は、図７に示すように、流体
駆動式で、板状試料１に接触する爪３６と、爪３６を出
没自在に支持する爪支持部３７とを有している。爪３６
はPTFEで形成され、爪支持部３７はPEEKで形成されてい
る。爪支持部３７には、爪３６の移動範囲を制限するス
トッパ３８，３８が形成されている。上ステータ１５の
内部空間及び下ステータ１４の内部空間には、軸受用流
体配管７５の他に、爪駆動用流体配管７６（図６に示
す）が設けられている。上ステータ１５、ロータ２１、
把持機構支持台２４、爪支持部３７には、爪駆動用流体
配管７６からの流体を爪３６にまで至らせる爪駆動用流
体通路１７ａ，３９が形成されている。ステータ側軸受
面１６とロータ側軸受面２２との間隔は、この爪駆動用
流体通路１７ａ，３９の近傍で狭まっている。これは、
爪駆動用流体通路１７ａを通ってきた流体が軸受面１
６，２２相互間に漏れ出るのをできる限り抑えると共
に、軸受用流体が爪駆動用流体通路３９に漏れ入るのを
できる限り抑えるためである。ロータ２１は、上ステー
タ１５に対して相対回転する。このため、ロータ２１と
上ステータ１５とに、それぞれ単なる貫通孔を設けて、
これらを爪駆動用流体通路としても、回転するロータ２
１の通路と回転しない上ステータ１５の通路とを常時連
通させておくことはできない。そこで、この実施形態で
は、図８に示すように、上ステータ１５に、複数の貫通
孔１７ｂ，１７ｂ，…を放射状に形成すると共に、複数
の貫通孔１７ｂ相互をつなげる周溝１７ｃを形成して、
複数の貫通孔１７ｂ，１７ｂ，…と周溝１７ｃとで上ス
テータ１５の爪駆動用流体通路１７ａを形成する一方
で、ロータ２１に上ステータ１５の周溝１７ｃとつなが
る複数の貫通孔３９，３９，…を放射状に形成して、こ
らの貫通孔でロータ２１の爪駆動用流体通路３９，３
９，…を形成している。このため、ロータ２１が回転し
ても、ロータ２１の爪駆動用流体通路３９と、上ステー
タ１５の爪駆動用流体通路１７ａの周溝とは、常につな
がっている状態なので、常時、上ステータ１５側からロ
ータ２１側へ爪駆動用流体を供給することができる。な
お、ここでは、ステータ側に周溝を設けたが、逆にロー
タ側に周溝を設けてもよい。

【００４１】処理流体上噴出板５３及び処理流体下噴出
板５６には、いずれも、板状試料１に対向する平坦な対
向面５４，５７が形成されていると共に、対向面５４，
５７と反対側の面から対向面５４，５７に貫通した処理
流体通路５５，５８が形成されている。処理流体上噴出
板５３は、流体駆動式把持機構３５で把持されている板
状試料１の表面から上方へ、その対向面５４が５mm離れ
た位置に設けられ、処理流体下噴出板５６は、流体駆動
式把持機構３５で把持されている板状試料１の裏面から
下方へ、その対向面５７が５mm離れた位置に設けられ
る。処理流体上噴出板５３の処理流体通路５５には、処
理流体ライン６０が直接接続され、処理流体下噴出板５
６の処理流体通路５８には、装置内の処理流体配管６３
を介して処理流体ライン６０が接続されている。これら
処理流体噴出板５３，５６は、処理流体通路５５，５８
から噴射される処理流体を板状試料１に対してできる限
り均一に供給することと、板状試料１に供給した処理流
体がまわりに散乱してしまうのを防ぐこと、処理中の板
状試料１に対する外部からの汚染や外部気体による処理
流体の希釈をできる限り抑えることの三つの機能を担っ
ている。また、処理流体下噴出板５６には、流体軸受の
軸受用流体出口近傍に軸受用流体迂回部５９が形成さ
れ、下噴出板５６は、この軸受用流体迂回部５９により
軸受用流体が処理中の板状試料１の周りに近づくのを抑
制する機能も担っている。

【００４２】図６に示すように、処理流体ライン６０
は、第１の実施形態と基本的に同様である。但し、処理
ガスボンベ９３が追加されているので、処理流体ライン
６０は、処理ガスボンベ９３にも伸びている。また、処
理装置内の軸受用流体配管７５と送風機７０との間に
は、第１の実施形態と同様に、軸受用流体ライン７２が
設けられている。但し、この軸受用流体ライン７２は、
途中で分岐しており、その分岐ラインが爪駆動用流体ラ
イン７３を成している。この爪駆動用流体ライン７３に
は、電磁弁７４が設けられている。

【００４３】次に、第２の実施形態における板状試料１
の処理設備の取り扱い、及びその動作について説明す
る。まず、爪駆動用流体ライン７３中の電磁弁７４を閉
じておき、爪駆動用流体通路１７ａ，３９に送風機７０
からの空気が至らないようにして、この中の圧力を常圧
にしておき、図７（ａ）に示すように、爪３６を爪支持
部３７内に納めておく。そして、複数の爪３６，３６，
…の間に板状試料１をセットしてから、電磁弁７４を開
くと共に、送風機７０を駆動して、送風機７０からの空
気を爪駆動用流体通路１７ａ，３９に供給して、この中
の圧力を高める。すると、図７（ｂ）に示すように、爪
３６は、爪支持部３７から突出して、板状試料１をしっ
かりと把持する。このように、この実施形態において
も、板状試料１を流体駆動式把持機構３５によりしっか
りと挾持しているので、把持機構３５に対する板状試料
１の振動を抑えられ、把持機構３５と板状試料１との接
触部分の傷みや、この接触部分からの発塵を抑えること
ができる。また、この実施形態では、把持機構３５の駆
動源として、装置とは別体の送風機７０を使用している
ので、把持機構３５の大型化を防ぐことができる。この
ように、回転体２０に設けられる把持機構３５の大型化
を防ぐことができれば、ダイレクトドライブモータ４０
の負荷が軽減するので、モータ４０の小型化も図られ、
装置全体としての小型化が促進される。さらに、把持機
構３５は、爪３６が取り付けられる部材等に爪駆動用流
体通路３９を形成すればよいので、構造の簡略化が図れ
る。従って、この実施形態でも、装置の小型化及び簡略
化により、製造コストを削減することができる。なお、
送風機７０は、爪駆動用に別途設けたものではなく、軸
受流体用との兼用化を図っているので、第１の実施形態
に比べて設備の製造コストアップにつながることはな
い。但し、軸受用流体の圧力に比べて、爪駆動用流体の
圧力を著しく高くする必要がある場合には、軸受流体用
の送風機７０の他に、爪駆動用の送風機を別途設けるこ
とが好ましい。

【００４４】次に、ダイレクトドライブモータ４０を駆
動して、回転体２０と共に把持機構３０で挾持されてい
る板状試料１を回転させる。なお、送風機７０は、既に
駆動されているので、回転体２０の回転前に、ステータ
側軸受面１６とロータ側軸受面２２との間に軸受用空気
は供給されている。この実施形態でも、第１の実施形態
と同様に、支持体１０に対して回転体２０は非接触であ
るので、支持体１０に対して回転体２０が摺接すること
がなく、回転体２０の回転による発塵も抑えることがで
きる。

【００４５】以上の状態にしてから、ライン６０中の切
換弁６１，６２，６４を操作して、処理液槽８１，８２
と処理ガスボンベ９２，９３とのうちのいずれかから、
処理流体上噴出板５３及び処理流体下噴出板５６を介し
て、回転中の板状試料１の上面及び下面に処理流体を供
給する。

【００４６】次に、第３の実施形態としての板状試料１
の処理設備について、図９及び図１０を用いて説明す
る。この実施形態における板状試料の処理設備は、図９
に示すように、板状試料１の表面に供給される薬液等が
溜められる処理液槽８１，８２，８３，８４，８５と、
同じく板状試料１の表面に供給されるガスが溜められる
処理ガスボンベ９２と、板状試料１を保持しつつ回転さ
せる処理装置と、処理装置に空気を供給する送風機７０
と、送風機７０からの空気を清浄化するフィルタ７１と
を備えている。

【００４７】この実施形態の処理装置は、回転機構が第
１の実施形態と異なり羽根車式を採用していること、及
び、第１の実施形態における処理流体上ノズル５１及び
処理流体下ノズル５２の換わりに、第２の実施形態にお
ける処理流体上噴出板５３及び処理流体下噴出板５６を
用いていること以外、基本的に第１の実施形態と同様で
ある。但し、この実施形態では、処理流体の接触部分と
なる、遠心式把持機構３０、把持機構支持台２４、ロー
タ２１の外周部、処理液受け槽１８は、いずれも、PTFE
で形成されている。

【００４８】羽根車式回転機構４５は、図１０に示すよ
うに、ロータシャフト２３の外周側に設けられた複数の
羽根４６，４６，…と、この羽根４６に供給する空気が
通る回転駆動用流体通路７６とを有している。回転駆動
用流体通路７６は、ベース１１の底板部１２に形成され
ている。軸受用流体ライン７２は、途中で分岐してお
り、この分岐ラインが回転駆動用流体ライン７７を成
し、回転駆動用流体通路７６に接続されている。

【００４９】次に、第３の実施形態における板状試料１
の処理設備の取り扱い、及びその動作について説明す
る。まず、第１の実施形態と同様に、遠心式把持機構３
０の各揺動アーム３３の上端を開いて、そこに板状試料
１をおいて、この板状試料１を各揺動アーム３３の各爪
３６で軽く把持する。

【００５０】次に、送風機７０を駆動し、ステータ側軸
受面１６とロータ側軸受面２２との間に軸受用空気を供
給すると共に、ロータシャフト２３に設けられた羽根４
６に回転駆動用空気を供給する。羽根４６に回転駆動用
空気が当たると、羽根４６が設けられているロータシャ
フト２３、このロータシャフト２３に固定されているロ
ータ２１が回転して、遠心式把持機構３０で軽く把持さ
れている板状試料１も回転する。この回転体２０の回転
により、第１の実施形態と同様に、板状試料１に対する
把持機構３０の把持力が強まり、板状試料１は把持機構
３０によりしっかりと把持される。この実施形態では、
把持機構３０として、第１の実施形態と同じ遠心式把持
機構３０を採用しているので、第１の実施形態と同様
に、構造の簡略化及び小型化が図られ、装置の製造コス
トを削減することができる。また、この実施形態では、
回転体２０の支持及びモータ室４３の封止は、第１の実
施形態と同様に、非接触である上に、回転体２０の回転
も、支持体１０との間で非接触で且つギヤ等の機械的動
力伝達部材の無い羽根４６による流体駆動で行なわれて
いるので、支持体１０に対して回転体２０が摺接するこ
とがなく、回転体２０の回転による発塵も抑えることが
できる。

【００５１】以上の状態にしてから、ライン６０中の切
換弁６１，６２，６５，６６，６７を操作して、処理液
槽８１，８２，８３，８４，８５と処理ガスボンベ９２
とのうちのいずれかから、処理流体上噴出板５３及び処
理流体下噴出板５６を介して、回転中の板状試料１の上
面及び下面に処理流体を供給する。

【００５２】

【実施例】次に、以上で述べた各板状試料の処理設備を
用いて、板状試料を実際に処理にしたので、この処理結
果について説明する。

【００５３】「実施例１」ここでは、第１の実施形態の
処理設備を用いて、板状試料に対して、洗浄、リンス、
乾燥処理を行なった。

【００５４】[I]試料 板状試料は、直径150mm、厚さ0.55mm、重量21.4g、抵抗
率6-12Wcmの信越化学製の6インチシリコンウェハであ
る。

【００５５】[II]流体 (1)処理液槽(1) 28%アンモニア水:30%過酸化水素水:水=1:2:7の水溶液。
温度80℃。 (2)処理液槽(2) 超純水。室温。 (3)処理ガスボンベ 半導体ライン内の窒素ユーティリティ。室温。 [III]流体処理操作 (1)処理液槽(1)の洗浄液で180秒間の処理を行った。こ
のときウェハの回転数は約100rpmである。 (2)処理液槽(2)の超純水で60秒間の処理を行った。この
ときウェハの回転数は約100rpmである。 (3)処理ガスボンベの窒素で90秒間の処理を行った。こ
のときウェハの回転数は約1000rpmである。

【００５６】[IV]異物数の評価 上記処理前後の異物の付着数を、日立電子エンジニアリ
ング製のレーザー表面検査装置を用いて計測し、除去率
(%)を求めた。第１の従来技術による洗浄処理の後は付
着異物数が12個であったのに対し、本実施例の洗浄処理
のあとは付着異物数は5個であった。第１の実施形態に
おける装置によれば、洗浄中に摺動する部分が存在しな
いために装置発塵が少なく、ウェハ表面の異物数を少な
く抑えられることが確認された。また、本装置が80℃の
高温条件においても問題なく動作すること、すなわち本
装置の高い耐食性及び耐熱性が確認された。

【００５７】なお、処理ガスボンベ内のガスとしては、
窒素の換わり、他の不活性ガス、例えば、アルゴンやヘ
リウムを用いて、基本的に同様の結果を得ることができ
る。

【００５８】「実施例２」ここでは、第１の実施形態の
処理設備を用いて、板状試料に対して、金属汚染除去、
リンス、乾燥処理を行った。

【００５９】[I]試料 板状試料は、実施例１と同じウェハに対して以下の処理
を施したものである。まず、28%アンモニア水:30%過酸
化水素水:水=1:2:7の水溶液中、80℃にて10分間処理し
た。次いで、50%フッ化水素酸:水=1:99のフッ酸水溶液
に2分間浸漬させて、ウェハ表面の自然酸化膜を除去し
た。水洗後、所望の原子吸光分析用の標準液を希釈した
水溶液に30分間浸漬して、各種金属イオンが約10¹¹〜10
²²原子/cm²の割合で付着したウェハを作製した。すなわ
ち、この実施例で用いる板状試料は、各種金属イオンで
汚染されたウェハである。

【００６０】[II]流体 (1)処理液槽(1) 36%塩酸:30%過酸化水素水:水=1:1:5の水溶液。温度80
℃。 (2)処理液槽(2) 超純水。室温。 (3)処理ガスボンベ 半導体ライン内の窒素ユーティリティ。室温。 [III]流体処理操作 (1)処理液槽(1)の洗浄液で90秒間の処理を行った。この
ときウェハの回転数は約100rpmである。 (2)処理液槽(2)の超純水で60秒間の処理を行った。この
ときウェハの回転数は約100rpmである。 (3)処理ガスボンベの窒素で90秒間の処理を行った。こ
のときウェハの回転数は約1000rpmである。

【００６１】[IV]金属汚染の除去率の評価 上記処理前後の金属イオンの付着量をテクノス製の全反
射蛍光Ｘ先分析装置TREX610を用いて計測し、金属イオ
ンの残存率(%)を求めた。その結果、図１１に示すよう
に、第１の実施形態における装置を用いると、第１の従
来技術の装置よりも、従来のバッチ方式の装置よりも、
ほぼ全ての金属イオンに関する残存率が低下すること、
言い替えると、除去率が高まることが確認された。これ
は、第１の実施形態における洗浄装置は、摺動による発
塵がなく、また接液部を耐食性の材料で構成することが
でき、潤滑のためのグリース等を必要としないので、装
置由来の汚染の発生を抑えることができるということが
大きいな要因であると考えられる。

【００６２】「実施例３」ここでは、第２の実施形態の
処理設備を用いて、板状試料に対して、酸化膜除去、リ
ンス、乾燥処理を行なった。

【００６３】[I]試料 板状試料は、実施例１と同じウェハに対して、1%の水蒸
気を含む酸素中、950℃雰囲気で処理し、ウェハ表面に1
80nmの熱酸化膜を形成したものである。

【００６４】[II]流体 (1)処理液槽(1) 50%フッ化水素酸:水=1:99の水溶液。温度室温。 (2)処理液槽(2) 超純水。室温。 (3)処理ガスボンベ 半導体ライン内の窒素ユーティリティ。室温。 [III]流体処理操作 (1)処理液槽(1)の流体で90秒間の処理を行った。このと
きウェハの回転数は約100rpmである。 (2)処理液槽(2)の超純水で60秒間の処理を行った。この
ときウェハの回転数は約100rpmである。 (3)処理ガスボンベの窒素で90秒間の処理を行った。こ
のときウェハの回転数は約1000rpmである。

【００６５】[IV]酸化膜除去性能の評価 ウォータマークの主たる発生原因は、ウェハに付着した
水滴に空気中の酸素が溶解してウェハのシリコンを酸
化、溶解し、溶解物が乾燥残渣として残ることによって
生じる。このウォータマークは直径1〜10mmの大きさで
あり、日立製の電子顕微鏡S-7100を用いて200〜20000倍
の倍率で観察し、発生数を計測した。この結果、第２の
実施形態における装置を使用して以上のような処理をし
た場合、ウォータマーク数は4個/cm²であり、第１の従
来技術による酸化膜除去および乾燥方法を採用した場
合、ウォータマーク数は47個/cm²、バッチ式酸化膜除去
に続くIPA蒸気乾燥方法を採用した場合、ウォータマー
ク数は8個/cm²であった。このように、第２の実施形態
における装置を使用すると、ウォータマークの数が少な
くなるのは、処理流体噴出板５３，５６を使用し、処理
中のウェハが酸素と接触しにくいためであると考えられ
る。

【００６６】また、フッ酸によって酸化膜を除去したシ
リコン製ウェハ表面にはきわめて異物が付着しやすいこ
とが報告されているが、この実施形態の装置では装置由
来の発塵が少ないため、酸化膜除去処理後のウェハ上の
粒径0.3μm以上の異物数も4個に抑えることができた。

【００６７】「実施例４」ここでは、第２の実施形態の
処理設備を用いて、板状試料に対して、窒化膜エッチン
グ、リンス、乾燥処理を行なった。なお、先に述べた実
施形態では、流体軸受部分をアルミナで形成しても炭化
珪素で形成してもよいように記載したが、この実施例の
処理で用いるリン酸に対して炭化珪素は腐食してしまう
ので、ここでは、流体軸受部を99.9%アルミナで形成し
たものを用いた。

【００６８】[I]試料 板状試料は、実施例1と同じウェハに対して、アンモニ
アおよびジクロロシランを含む780℃雰囲気で処理し、
ウェハ表面に1000nmの窒化膜を形成したものである。

【００６９】[II]流体 (1)処理液槽(1) 60%リン酸水溶液。温度150℃。 (2)処理液槽(2) 超純水。温度60℃。 (3)処理ガスボンベ 半導体ライン内の窒素ユーティリティ。室温。 [III]流体処理操作 (1)処理液槽(1)のエッチング液で10分間の処理を行っ
た。このときウェハの回転数は約100rpmである。 (2)処理液槽(2)の超純水で90秒間の処理を行った。この
ときウェハの回転数は約100rpmである。 (3)処理ガスボンベの窒素で90秒間の処理を行った。こ
のときウェハの回転数は約1000rpmである。

【００７０】[IV]窒化膜エッチング性能の評価 窒化膜のエッチングレートをエリプソメトリーにより測
定したところ、3.5nm/minと従来のバッチ式の装置と同
様の値が得られた。また、面内のエッチングレートの分
布も±1.0%と均一性がよかった。

【００７１】また、この第２の実施形態の装置は、板状
試料であるウェハと対向する処理流体噴出板５３，５６
を設けたので、前述した処理流体の拡散防止等の他、ウ
ェハ周りから熱が逃げるのを防ぐことができ、ウェハ周
りの温度制御を容易にしている。

【００７２】「実施例５」ここでは、第２の実施形態の
処理設備を用いて、板状試料に対して、実施例３とほぼ
同様に、酸化膜エッチング、リンス、乾燥処理を行なっ
た。

【００７３】[I]試料 板状試料は、実施例３の試料と全く同じである。すなわ
ち、板状試料は、実施例１と同じウェハに対して、1%の
水蒸気を含む酸素中、950℃雰囲気で処理し、ウェハ表
面に180nmの熱酸化膜を形成したものである。

【００７４】[II]流体 (1)処理液槽(2) 超純水。室温。 (2)処理ガスボンベ(1) 半導体ライン内の窒素ユーティリティ。室温。 (3)処理ガスボンベ(2) 液状無水フッ酸に窒素ガスを通して生成された、2%のフ
ッ化水素ガスと水蒸気とを含むエッチングガス。室温。 [III]流体処理操作 (1)処理ガスボンベ(2)からの11L/minのエッチングガス
で35秒間の処理を行った。 (2)処理液槽(2)の超純水で90秒間の処理を行った。 (3)処理ガスボンベ(1)の窒素で60秒間の処理を行った。

【００７５】[IV]熱酸化膜の評価 熱酸化膜の厚さをエリプソメータで計測し、処理前後の
値から処理速度（エッチング速度）を求めた。さらに、
ウェハに付着したフッ素を濃縮イオン電極法で測定し
た。

【００７６】以上の諸条件のもと、熱酸化膜は上記エッ
チングガスによって330nm/minの速度でエッチングされ
ることがわかった。さらに、上記エッチングガスによる
エッチングでは、ウェハ表面に約7×10¹³原子/cm²のフ
ッ素原子が付着するが、処理液槽(2)の処理によって、
約1×10¹¹原子/cm²まで低減できることがわかった。

【００７７】気体軸受は、通常腐食されやすいグリース
の使用が不要であり、さらに気体軸受を耐食性の材質で
作成することで、腐食性の強いフッ化水素雰囲気におい
ても使用可能となる。ところで、気体軸受で使用された
ガスが、そこから流出した後、板状試料であるウェハ近
傍に至り、処理気体の濃度が希釈される恐れがある。こ
れに対して、第２の実施形態における装置では、ウェハ
の上下に処理流体噴出板５３，５６が配され、ウェハと
噴出板５３，５６との間（以下、処理空間とする）に、
処理気体以外の気体の侵入が抑制されると共に、下噴出
板５６の軸受用流体迂回部５９により軸受用ガスが処理
空間に近づくことも抑制され、処理気体の希釈という問
題を回避している。

【００７８】「実施例６」ここでは、第２の実施形態の
処理設備を用いて、板状試料に対して、シリコン膜エッ
チング、リンス、乾燥処理を行なった。

【００７９】[I]試料 板状試料は、実施例１と同じウェハに対して、ジシラ
ン、ホスフィンを含む気体を用いて510℃でリンをドー
プし、シリコン膜を形成したものである。

【００８０】[II]流体 (1)処理液槽(2) 超純水。室温。 (2)処理ガスボンベ(1) 半導体ライン内の窒素ユーティリティ。室温。 (3)処理ガスボンベ(2) 液状三フッ化塩素に窒素ガスを通じて生成された、0.2%
の三フッ化塩素を含むエッチングガス。室温。 [III]流体処理 (1)処理ガスボンベ(2)からの11L/minのエッチングガス
で35秒間の処理を行った。 (2)処理液槽(2)の超純水で90秒間の処理を行った。 (3)処理ガスボンベ(1)の窒素で60秒間の処理を行った。

【００８１】[IV]シリコン膜の評価 シリコン膜の厚さをエリプソメータで計測し、処理前後
の値から処理速度（エッチング速度）を求めた。さら
に、ウェハに付着したフッ素を濃縮イオン電極法で測定
した。

【００８２】以上の諸条件のもと、シリコン膜は上記エ
ッチングガスによって250nm/minの速度でエッチングさ
れることがわかった。さらに、上記エッチングガスによ
るエッチングでは、ウェハ表面に約5×10¹³原子/cm²の
フッ素原子が付着するが、処理液槽(2)の処理によっ
て、約1×10¹¹原子/cm²まで低減できることがわかっ
た。

【００８３】また、この実施例６では、実施例５と同様
に、腐食性の強い三フッ化塩素雰囲気においても装置が
腐食されることなく使用可能であり、気体軸受に使用さ
れる不活性ガス（窒素）によって処理気体の濃度が希釈
されることなく処理を行うことができた。

【００８４】「実施例７」ここでは、第３の実施形態の
処理設備を用いて、試料に対して、レジスト除去、洗
浄、リンス、洗浄、リンス、乾燥処理を行なった。

【００８５】[I]試料 板状試料は、実施例１と同じウェハに、スピンコート法
でフォトレジスト膜(厚さ1.6オm)を形成したものであ
る。

【００８６】[II]流体 (1) 処理液槽(1) 96%硫酸:30%過酸化水素水=2:1。温度120℃。 (2) 処理液槽(3) 超純水。温度60℃。 (3) 処理液槽(4) 28%アンモニア水:30%過酸化水素水:水=1:2:7の水溶液。
温度80℃。 (4) 処理液槽(2) 超純水。室温。 (5) 処理液槽(5) 36%塩酸:30%過酸化水素水:水=1:1:5の水溶液。温度80
℃。 (6) 処理液槽(2) 超純水。室温。 (7) 処理ガスボンベ 半導体ライン内の窒素ユーティリティ。室温。

【００８７】[III]流体処理 (1) 処理液槽(1)の処理液で90秒間の処理を行った。 (2) 処理液槽(3)の超純水で60秒間の処理を行った。 (3) 処理液槽(4)で洗浄液で90秒間の処理を行った。 (4) 処理液槽(2)の超純水で60秒間の処理を行った。 (5) 処理液槽(5)で洗浄液で90秒間の処理を行った。 (6) 処理液槽(2)の超純水で60秒間の処理を行った。 (3) 処理ガスボンベの窒素で60秒間の処理を行った。

【００８８】[IV]付着異物ならびに金属汚染の評価 酸素またはオゾンを用いたアッシングでフォトレジスト
を除去するレジスト除去、洗浄、リンス、乾燥処理を一
つの装置で行った。以上の処理後の異物の付着数に関し
て実施例１と同様に評価し、金属汚染の除去率に関して
実施例２と同様に評価した。その結果は、それぞれ、実
施例２の結果、実施例３の結果と同様であった。また、
実施例５や実施例６と同様に、腐食性の強い硫酸と過酸
化水素とを含む120℃の環境下においても本装置は全く
問題なく動作した。

【００８９】以上の各実施例で述べたように、本発明に
係る各種実施形態としての装置を用いると、装置起因の
汚染が少ない流体処理を行なうことができる。このた
め、この装置を半導体ウェハの製造工程における洗浄
（異物除去、金属汚染除去、酸化膜除去）ならびにエッ
チング装置として使用すると、洗浄性能が向上すること
で製品の歩留まりが向上する。

【００９０】また、腐食性流体や高温流体を用いる処理
装置を、従来技術と比較して、大幅に小型化、簡略化す
ることができる。このため、製造ライン内における装置
のレイアウトが容易になり、半導体製造工程を例にとる
と、酸化、拡散などの各装置の近くに本発明に係る各種
実施形態の装置を配置することで、洗浄後の清浄度を低
下させることなく、蒸着、酸化ならびに拡散処理を行う
ことができる。また、枚葉式の処理を行う工程では、本
発明に係る各種実施形態の装置を用いて、前洗浄工程か
ら連続して行うことで、前洗浄以降の当該処理までの待
機時間が低減され、かつ平均化される。この結果、当該
処理の開始時に清浄度が維持され、製品の歩留まりが向
上する。また、製造期間が短縮される。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば、把持機構により、板状
材がしっかりと把持されるので、把持機構に対する板状
材の振動を抑制でき、把持機構と板状材との接触部分に
おける板状材の破損や、接触部分からの発塵を抑えるこ
とができる。また、本発明では、把持機構を構成する爪
を回転体に設けたものの、爪の駆動源は回転体に設けて
いないので、把持機構を含めた回転体のサイズの小型化
を図ることができる。このように、回転体の小型化を図
れると、回転体を回転させる回転手段の負荷が形成さ
れ、回転手段の小型化も図れ、結果として、装置全体の
小型化、さらには製造コストの低減を図ることができ
る。

【００９２】また、本発明では、回転体の回転は、支持
体との間で非接触な非接触回転手段で行なわれ、支持体
による回転体の支持は、非接触な流体軸受で行なわれ、
支持体に対して回転体は非接触であるので、支持体に対
して回転体が摺接することがなく、回転体の回転による
発塵も抑えることができる。さらに、回転体の支持は、
流体軸受であるため、磁気軸受のように、軸受を構成す
る部材に磁気特性や電気特性を考慮する必要が無いため
に、耐熱性や耐食性の高い材質を選定し易く、高温で腐
食性の高い雰囲気でも、実用に耐えうる装置を製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施形態としての処理設備
の系統図である。

【図２】本発明に係る第１の実施形態としての処理装置
の断面図である。

【図３】本発明に係る第１の実施形態としての処理装置
の変形例の要部断面図である。

【図４】本発明に係る第１の実施形態としての把持機構
の動作説明図である。

【図５】本発明に係る第１の実施形態としての把持機構
の変形例の斜視図である。

【図６】本発明に係る第２の実施形態としての処理設備
の系統図である。

【図７】本発明に係る第２の実施形態としての把持機構
の動作説明図である。

【図８】図７におけるＶIII−ＶIII線断面図である。

【図９】本発明に係る第３の実施形態としての処理設備
の系統図である。

【図１０】本発明に係る第３の実施形態としての処理装
置の要部切欠き側面図である。

【図１１】本発明に係る第１の実施形態としての処理設
備を使用した場合と、従来の処理装置を使用した場合と
における金属イオンの残存率(%)を示すグラフである。

【符号の説明】

１…板状試料、１０…支持体、１１…ベース、１４…下
ステータ、１５…上ステータ、１６…ステータ側軸受
面、１７…軸受用流体通路、１７ａ…爪駆動用流体通
路、１８…処理液受け層、２０…回転体、２１…ロー
タ、２２…ロータ側軸受用流体通路、２３…ロータシャ
フト、２５，２５ｂ…ラビリンスシール、３０，３０ａ
…遠心式把持機構、３１，３１ａ…爪、３２，３２ａ…
揺動軸、３３，３３ａ…揺動アーム、３４，３４ａ…
錘、３５…流体駆動式把持機構、３６…爪、３７…爪支
持部、３９…爪駆動用流体通路、４０…ダイレクトドラ
イブモータ（回転機構）、４１…ステータコイル、４２
…ロータマグネット、４５…羽根車式回転機構、４６…
羽根、５１…処理流体上ノズル、５２…処理流体下ノズ
ル、５３…処理流体上噴出板、５４，５７…対向面、５
５，５８…処理流体通路、５６…処理流体下噴出板、６
０…処理流体ライン、６１，６２，６５，６６，６７…
切換弁、７０…送風機、７１…フィルタ、７２…軸受用
流体ライン、７３…爪駆動用流体ライン、７６…回転駆
動用流体通路、７７…回転駆動用流体ライン、８１，８
２，８３，８４，８５…処理液槽、９２，９３…処理ガ
スボンベ。

フロントページの続き (72)発明者 斉藤 昭男 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 生産技術研究所内 審査官 遠藤 謙一 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B08B 3/02 H01L 21/304 643

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状材を回転させつつ、その表面に処理流
   体を供給して該板状材を処理する板状材の処理装置にお
   いて、 前記板状材を把持する複数の爪を有している把持手段
   と、 前記爪で把持されている前記板状材に前記処理流体を噴
   出する処理流体噴出手段と、 前記把持手段の複数の前記爪が設けられている回転体
   と、 前記回転体を回転可能に支持する支持体と、 前記回転体を前記支持体に対して非接触で回転させる非
   接触回転手段と、 を備え、 前記把持手段は、前記爪と、前記回転体に取り付けられ
   ている揺動軸と、該揺動軸に揺動自在に取り付けられ、
   該揺動軸を中心として一端側に該爪が設けられ、該揺動
   軸を中心として、他端側全体の慣性モーメントが該爪を
   含めた該一端側全体の慣性モーメントよりも大きい揺動
   アームと、を有し、 前記支持体の一部には、軸受面が形成され、前記回転体
   の一部にも、該支持体の該軸受面と僅かな隙間を有して
   対向する軸受面が形成され、該支持体には、該軸受面間
   に流体を供給する軸受用流体通路が形成され、該軸受面
   と該軸受用流体通路とを有して構成される流体軸受を備
   えている、 ことを特徴とする板状材の処理装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の板状材の処理装置におい
   て、 前記揺動アームは、前記回転体が回転していないとき、
   該揺動アームに設けられている爪で前記板状材を把持で
   きる位置で、前記揺動軸を中心としてバランスがとれて
   いることを特徴とする板状材の処理装置。
3. 【請求項３】板状材を回転させつつ、その表面に処理流
   体を供給して該板状材を処理する板状材の処理装置にお
   いて、 前記板状材を把持する複数の爪を有している把持手段
   と、 前記爪で把持されている前記板状材に前記処理流体を噴
   出する処理流体噴出手段と、 前記把持手段の複数の前記爪が設けられている回転体
   と、 前記回転体を回転可能に支持する支持体と、 前記回転体を前記支持体に対して非接触で回転させる非
   接触回転手段と、 を備え、 前記把持手段は、前記爪と、前記回転体に固定され該爪
   を出没自在に支持する爪支持部と、前記支持体、前記回
   転体及び前記爪支持部を連通して該爪にまで至り、該爪
   を該爪支持部に対して出没させる爪駆動用流体が通る爪
   駆動用流体通路と、を有し、 前記支持体の一部には、軸受面が形成され、前記回転体
   の一部にも、該支持体の該軸受面と僅かな隙間を有して
   対向する軸受面が形成され、該支持体には、該軸受面間
   に軸受用流体を供給する軸受用流体通路が形成され、該
   軸受面と該軸受用流体通路とを有して構成される流体軸
   受を備えている、 ことを特徴とする板状材の処理装置。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載の板
   状材の処理装置において、 前記処理流体噴出手段は、前記把持手段で把持されてい
   る前記板状材の表裏面のうち、いずれか一方の面に対向
   する対向面と、該対向面に処理流体噴出口が形成されて
   いる処理流体通路と、を有する処理流体噴出板であるこ
   とを特徴とする板状試料の処理装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の板状材の処理装置におい
   て、 前記処理流体噴射板として、前記把持手段で把持されて
   いる前記板状材の表裏面のうち、一方の面に対向する対
   向面を有する第１の処理流体噴射板と、他方の面に対向
   する対向面を有する第２の処理流体噴射板とがあること
   を特徴とする板状材の処理装置。
6. 【請求項６】請求項１から５のいずれか一項に記載の板
   状材の処理装置において、 前記非接触回転手段は、ダイレクトドライブモータであ
   ることを特徴とする板状材の処理装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の板状材の処理装置におい
   て、 前記支持体と前記回転体とで、前記ダイレクトドライブ
   モータを収納するモータ室が形成され、 前記支持体と前記回転体との境界に、前記モータ室と外
   部空間とを仕切る流体シールが形成されていることを特
   徴とする板状材の処理装置。
8. 【請求項８】請求項１から５のいずれか一項に記載の板
   状材の処理装置において、 前記非接触回転手段は、前記回転体に設けられている複
   数の羽根と、前記支持体に形成され該羽根に送る回転駆
   動用流体が通る回転駆動用流体通路とを有していること
   を特徴とする板状材の処理装置。
9. 【請求項９】請求項８記載の板状材の処理装置におい
   て、 前記支持体と前記回転体とで、複数の前記羽根が回転可
   能なモータ室が形成され、 前記支持体と前記回転体との境界に、前記モータ室と外
   部空間とを仕切る流体シールが形成されていることを特
   徴とする板状材の処理装置。
10. 【請求項１０】請求項１から９のいずれか一項に記載の
    板状材の処理装置において、 前記流体軸受から流出する前記軸受用流体を、前記把持
    手段で把持されている板状材から遠ざかる方向へ導く軸
    受用流体迂回手段を有することを特徴とする板状材の処
    理装置。
11. 【請求項１１】請求項１から１０のいずれか一項に記載
    の板状材の処理装置において、 前記処理流体噴出手段は、前記処理流体として液体を噴
    出する処理液体噴出手段と、該処理流体として気体を噴
    出する処理気体噴出手段と、を有し、 前記処理液体噴出手段は、前記処理流体として純水及び
    ／又は洗浄水を噴出し、 前記処理気体噴出手段は、前記処理流体として、窒素、
    フッ化水素、三フッ化塩素のうち、少なくとも一つを噴
    出する、 ことを特徴とする板状材の処理装置。
12. 【請求項１２】請求項１から１１のいずれか一項に記載
    の板状材の処理装置と、 前記処理流体噴出手段に前記処理流体を供給する処理流
    体供給手段と、 前記軸受用流体通路に前記軸受用流体を供給する軸受用
    流体供給手段と、 を備えていることを特徴とする板状材の処理設備。
13. 【請求項１３】請求項２記載の板状材の処理装置と、 前記処理流体噴出手段に前記処理流体を供給する処理流
    体供給手段と、 前記軸受用流体通路に前記軸受用流体を供給する軸受用
    流体供給手段と、 前記爪駆動用流体通路に前記爪駆動用流体を供給する爪
    駆動用流体供給手段と、 を備えていることを特徴とする板状材の処理設備。