JP4327304B2 - スピン処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を回転させて処理液を噴射することで洗浄などの処理をす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、基板としての半導体ウエハや液晶用ガラス基板に回路パタ−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、上記基板に対して成膜処理と洗浄処理とが繰り返し行われる。
【０００３】
上記基板の洗浄処理及び洗浄後の乾燥処理を行うためにはスピン処理装置が用いられる。このスピン処理装置はカップ体を有し、このカップ体内には回転駆動される回転体が設けられている。この回転体には保持機構が設けられ、この保持機構には基板が着脱可能に保持される。
【０００４】
上記保持機構に保持された基板には、回路パターンが形成される上面に向けて上部処理液用ノズルから処理液が噴射される。また、基板は上面だけでなく、下面の清浄度が要求されることもあるので、そのような場合には基板の下面に向けて処理液を噴射する下部処理液用ノズルが配置される。
【０００５】
上記基板の下面側に下部処理液用ノズルを配置する場合、上記カップ体内にノズルヘッドを設け、このノズルヘッドに下部処理液用ノズルや基板の下面を処理した後に乾燥するために気体を噴射する気体用ノズル等を設けるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成によると、基板の下面を処理するために下部処理液用ノズルから噴射された処理液の一部は、基板の裏面で反射して上記ノズルヘッドの上面に滴下する。ノズルヘッドの上面に滴下した処理液は基板の乾燥処理時などに、基板の回転によってこの基板の下面側に生じる乱気流で飛散し、洗浄された基板の裏面に付着して汚染の原因になるということがある。
【０００７】
この発明は、基板の下面側に向けて噴射された処理液が、基板の下面で反射して滴下しても、ノズルヘッドの上面に付着残留することのないようにしたスピン処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板を回転させるとともに、この基板の下面に処理液を噴射して処理するスピン処理装置において、
カップ体と、
このカップ体内に配設され中心部に通孔が形成された回転駆動される回転体と、
この回転体の上面に設けられ上記基板を上記回転体の上面側で着脱可能に保持する保持機構と、
上記回転体の通孔に設けられた固定軸の上端に上記回転体の上面側に突出して設けられ上記保持機構によって保持される上記基板の下面の中心部に対向する位置に配置されこの基板の下面に向けて処理液を噴射する下部処理液用ノズルが設けられたノズルヘッドと、
このノズルヘッドの上面に開放して形成された凹部と、
この凹部の内底部に連通して設けられ上記下部処理液用ノズルから噴射されて上記基板の下面で反射して上記凹部内に滴下する処理液を排出する排液部と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置にある。
【０００９】
請求項２の発明は、上記凹部は、ノズルヘッドの上面に開放した上部から下部に向かって小径となる円錐形状に形成されてい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。
【００１０】
請求項３の発明は、上記凹部の内面には上下方向に沿う案内溝が形成されてい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。
【００１１】
請求項４の発明は、上記下部処理用ノズルは、上記ノズルヘッドの凹部の内面に開口形成されていることを特徴とする特徴とする請求項１記載のスピン処理装置にある。
【００１２】
請求項５の発明は、上記下部処理液用ノズルは、上記基板の回転中心に向けて処理液を噴射する角度で上記凹部の内面に開
口形成されてい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。
【００１３】
請求項６の発明は、上記下部処理液用ノズルの処理液を噴射する角度は、基板の下面で反射した処理液が上記凹部内に滴下する範囲であることを特徴とする請求項５記載のスピン処理装置にある。
【００１４】
請求項７の発明は、上記ノズルヘッドの上部には、上記基板の回転によって生じるこの基板の下面側の気流を上記凹部内へ導入する羽根が設けられてい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。
【００１５】
請求項８の発明は、上記ノズルヘッドには、気体を上記基板の下面の回転中心に向けて噴射する気体用ノズルが上記凹部の内面に開口形成されてい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。
【００１６】
請求項９の発明は、上記回転体の上面側であって、上記保持機構に保持される基板の下面側には、上記回転体の上面側のほぼ全体を覆うとともに、上記ノズルヘッドの凹部に対向する部分に開口部が形成された乱流防止カバ−が設けられていて、この乱流防止カバーの上記開口部を形成した部分の周辺部には上記凹部内に入り込む遮蔽部が設けられてい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。
【００１７】
請求項１の発明によれば、基板の下面に処理液を噴射する下部処理液用ノズルが設けられたノズルヘッドには、その上面に開放した凹部を形成し、この凹部内に滴下する処理液を排出するようにしたから、基板を処理液で処理した後に、乾燥処理する際、ノズルヘッドに滴下した処理液が飛散するのを防止できる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、凹部を円錐形状に形成したので、凹部内に滴下した処理液を効率よく確実に排出することが可能となる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、凹部の内面に上下方向に沿う案内溝を形成したことで、凹部内に滴下した処理液を上記案内溝に沿って効率よく確実に排出することが可能となる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、下部処理液用ノズルをノズルヘッドの凹部の内面に開口形成したから、下部処理液用ノズルを別部品を用いることなくノズルヘッドと一体形成することができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、下部処理液用ノズルからの処理液を基板の回転中心に向けて噴射するため、基板の回転によって生じる遠心力で基板の下面に噴射された処理液を全面にわたって分散させることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、下部処理液用ノズルから噴射されて基板の下面で反射した処理液がノズルヘッドの凹部内に滴下するため、基板の下面で反射する処理液のほとんどを凹部を通じて確実に排液することができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、ノズルヘッドに、基板の回転によってノズルヘッドの上方に生じる気流を凹部内に導入する羽根を設けたことで、ノズルヘッドの上方に浮遊するミスト状の処理液などを効率よく確実に凹部内に流入させて排出することができる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、ノズルヘッドの凹部の内面に基板の回転中心に向けて気体を噴射する気体用ノズルを設けたことで、基板の下面を処理液による処理後に確実に乾燥処理することができる。
【００２５】
請求項９の発明によれば、回転体の上面側と基板の下面側との間に、乱流の発生を抑制する乱流防止カバーを設け、この乱流防止カバーにはノズルヘッドの凹部に対向する開口部を形成するとともに、上記凹部内に入り込む遮蔽部を設けたから、基板の下面に気流の乱れによりミストが付着するのを防止でき、しかも上記遮蔽部によってノズルヘッドの上面から乱流防止カバーの内面側へ処理液やミストなどが入り込むのを防止できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
図２に示すこの発明のスピン処理装置はカップ体１を有する。このカップ体１は載置板２上に設けられた下カップ３と、この下カップ３の上側に図示しない上下駆動機構によって上下駆動自在に設けられた上カップ４とからなる。
【００２８】
上記下カップ３の底壁の中心部と載置板２とにはこれらを貫通する通孔５が形成されており、また上記下カップ３の周壁３ａは上記上カップ４の二重構造の周壁４ａにスライド自在に嵌挿し、これら周壁によってラビリンス構造をなしている。
【００２９】
上記上カップ４の上面は開口していて、この上カップ４が下降方向に駆動されることで、後述するようにカップ体１内で処理された基板としてのたとえば半導体ウエハＵを取り出したり、未処理の半導体ウエハＵを供給できるようになっている。さらに、上記下カップ３の底壁には周方向に所定間隔で複数の排出管６の一端が接続され、他端は図示しない吸引ポンプに連通している。それによって、上記半導体ウエハＵを洗浄処理したり、乾燥処理することで上記カップ体１内で飛散する処理液が排出されるようになっている。
【００３０】
上記カップ体１の下面側には板状のベ−ス７が配置されている。このベ−ス７には上記カップ体１の通孔５と対応する位置に取付孔８が形成されていて、この取付孔８には駆動手段を構成するパルス制御モ−タ９の固定子９ａの上端部が嵌入固定されている。
【００３１】
上記固定子９ａは筒状をなしていて、その内部には同じく筒状の回転子９ｂが回転自在に嵌挿されている。この回転子９ｂの上端面には筒状の連結体１１が下端面を接合させて一体的に固定されている。この連結体１１の下端面には上記固定子９ａの内径寸法よりも大径な鍔部１１ａが形成されている。この鍔部１１ａは上記固定子９ａの上端面に摺動自在に接合しており、それによって回転子９ｂの回転を阻止することなくこの回転子９ａが固定子９ｂから抜け落ちるのを規制している。
【００３２】
上記連結体１１は上記カップ体１の通孔５からその内部に突出し、上端面には円板状の回転体１２が取付け固定されている。この回転体１２は図１に示すように下板１３ａと上板１３ｂとを接合させた二重板構造をなしていて、その中心部には通孔１４が形成されている。
【００３３】
図２に示すように、上記下カップ３の通孔５の周辺部には環状壁３ｂが突設され、上記回転体１２の外周面には上記環状壁３ｂの外周面に内周面を対向させた環状壁１２ｂが垂設され、これら環状壁３ｂ、１２ｂによって処理液が回転体１２の下面側に回り込むのを防止するラビリンス構造をなしている。
【００３４】
上記回転体１２の上面には周方向に所定間隔、この実施の形態では６０度間隔で６つのボス部１５（図１に２つだけ示す）が突設されている。このボス部１５には滑り軸受１６が外嵌されていて、この滑り軸受１６には保持部材１７が回転自在に挿入支持されている。
【００３５】
上記保持部材１７は、図１に示すように上部が上記ボス部１５の外径寸法とほぼ同径の大径部１８に形成され、この大径部１８の下面に上記滑り軸受１６に支持される軸部１９が一体形成されてなる。上記大径部１８の上面には中心部に円錐状の支持ピン２１が突設され、径方向周辺部である偏心位置には逆テ−パ状のロックピン２２が突設されている。
【００３６】
上記６本の保持部材１７の支持ピン２１上には上記半導体ウエハＵが下面を支持されて載置される。その状態で図３に示すように上記ロックピン２２が半導体ウエハＵの外周面に当接することで、その半導体ウエハＵは回転体１２と一体的に保持されるようになっている。
【００３７】
後述するように、回転体１２が回転（公転）することで、上記保持部材１７が図３にＸで示す状態から鎖線で示すＹの状態へ回転（自転）すると、上記ロックピン２２が保持部材１７の回転中心に対して偏心回転するから、上記ロックピン２２による上記半導体ウエハＵの保持状態が解除されるようになっている。
【００３８】
図１に示すように、上記保持部材１７の各軸部１９の下端部は回転体１２の下面から突出し、その下端部にはセクタギヤからなる子歯車２３が嵌合固定されている。各子歯車２３は上記連結体１１の外周面に軸受２４によって回転自在に設けられた平歯車からなる親歯車２５に噛合している。この親歯車２５は図３に示すように、６つの子歯車２３と対応する間隔で６つの凸部２５ａが周方向に所定間隔で形成されてなり、各凸部２５ａの先端外周面には上記子歯車２３に噛合する歯が形成されている。
【００３９】
図１に示す上記連結体１１の外周面には付勢手段としての捩じりコイルばね２６が装着されている。この捩じりコイルばね２６は一端を上記連結体１１に係合させ、他端を上記親歯車２５に係合させることで、上記親歯車２５を図３に矢印Ａで示す回転方向（反時計方向）に付勢している。それによって、上記子歯車２３は同図に矢印Ｂで示す時計方向に付勢されるから、この子歯車２３の回転に保持部材１７が連動し、上記ロックピン２２が回転体１２の中心方向へ偏心回転して半導体ウエハＵの外周面に当接するようになっている。
【００４０】
上記ロックピン２２による半導体ウエハＵのロック状態の解除は、図２に示す解除機構３１によって行えるようになっている。この解除機構３１はガイド付きの解除シリンダ３２を有する。この解除シリンダ３２は上記固定子９ａの下端面に一端を固定したほぼＬ字状のブラケット３３の他端に軸線を垂直にして取付けられている。
【００４１】
上記解除シリンダ３２の駆動軸３４にはクランク状に折曲されたア−ム３５の下端が連結されている。このア−ム３５の上端部は上記ベ−ス７に形成された挿通孔７ａを通されて上記親歯車２５の下面近傍まで延出され、その上端には解除ピン３６が垂直に立設されている。
【００４２】
図３に示すように上記保持部材１７のロックピン２２が半導体ウエハＵの外周面に当接してこの半導体ウエハＵが保持された状態において、上記解除シリンダ３２が作動してその駆動軸３４が突出方向に駆動され、その動きにア−ム３５が連動すると、このア−ム３５の上端に設けられた解除ピン３６は上記親歯車２５の１つの凸部２５ａの側面に係合し、上記親歯車２５が矢印Ａ方向に回転するのを阻止するようになっている。
【００４３】
上記解除ピン３６によって親歯車２５の矢印Ａ方向の回転が阻止された状態で、パルス制御モ−タ９を駆動してその回転子９ｂを図３に示す矢印Ｃ方向へ回転させると、上記回転体１２が捩じりコイルばね２６の付勢力に抗して連結体１１とともに回転する。
【００４４】
上記回転体１２を矢印Ｃ方向へ角度θ回転させると、親歯車２５は回転体１２と一体的に回転せず、回転体１２だけが回転子９ｂとともに角度θ回転する。
【００４５】
それによって、上記親歯車２５に噛合した上記子歯車２３は回転体１２とともに公転しながら自転するから、この子歯車２３と一体的に設けられた保持部材１７は矢印Ｂ方向と逆方向である反時計方向に回転する。その結果、保持部材１７は図３にＸで示す状態からＹで示す状態になり、ロックピン２２は半導体ウエハＵの外周面から離れる方向へ偏心回転するから、このロックピン２２による半導体ウエハＵの保持状態が解除されることになる。
【００４６】
なお、上記回転子９ｂの下端面には図２に示すようにゲ−ジ３７が設けられ、このゲ−ジ３７は上記固定子９ａの下端面に設けられたセンサ３８によって検出される。センサ３８がゲ−ジ３７を検出した位置が上記回転子９ｂの回転角度の原点として認識され、その認識に基づいて上記回転子９ｂの回転角度が制御されるようになっている。
【００４７】
上記回転子９ｂの内部には中空状の固定軸４１が挿通されている。この固定軸４１の下端部は上記パルス制御モ−タ９の下方に配置された支持部材４２の取付孔４２ａに嵌入固定されている。上記支持部材４２にはブレ−キシリンダ４３が軸線を垂直にして取付けられている。このブレ−キシリンダ４３の駆動軸４４にはブレ−キシュ−４５ａが取付けられている。
【００４８】
上記ブレ−キシリンダ４３が作動してその駆動軸４４が上昇方向に駆動されると、ブレ−キシュ−４５ａは上記回転子９ｂの下端面に設けられたブレ−キディスク４５ｂに圧接してこの回転子９ｂの回転を阻止するようになっている。
【００４９】
すなわち、回転子９ｂに上記捩じりコイルばね２６の復元力が加わっているとき、つまり回転体１２を捩じりコイルばね２６の付勢力に抗してパルス制御モ−タ９により矢印Ｃ方向に角度θだけ回転させ、ロックピン２２による半導体ウエハＵのロック状態を解除しているときに、たとえば停電などでパルス制御モ−タ９の駆動力が消失しても、上記回転体１２が捩じりコイルばね２６の復元力によって矢印Ｃ方向と逆方向へ戻るのを阻止している。
【００５０】
上記ロックピン２２による半導体ウエハＵのロック状態を解除した状態において、図示しないロボットにより、上記回転体１２から処理された半導体ウエハＵが搬出されたり、未処理の半導体ウエハＵが供給される。
【００５１】
そのため、ロボットによる半導体ウエハＵの搬出、供給時に停電などが生じても、回転体１２が捩じりコイルばね２６の復元力によって矢印Ｃ方向と逆方向へ回転して戻ることがないから、回転体１２に立設された保持部材１７の位置が変化することもない。
【００５２】
したがって、上記ブレ−キシリンダ４３により、停電時などに、保持部材１７の間を通して半導体ウエハＵの下面側に導入されるロボットのア−ムが保持部材１７にぶつかり、半導体ウエハＵの搬出、供給作業が不能になるのを防止できるようになっている。
【００５３】
上記固定軸４１の上端部は上記回転体１２の通孔１４に対向位置する。この固定軸４１の上端にはノズルヘッド４６が嵌入固定されている。このノズルヘッド４６は回転体１２の上面側に突出していて、その外周部には上記通孔１４の周辺部に突設された環状壁４７を内部に収容する環状溝４８が下面に開放して形成されている。つまり、環状壁４７と環状溝４８とでラビリンス構造を形成しており、回転体１２の上面側で飛散する処理液が通孔１４を通り、固定軸４１に沿ってカップ体１の外部へ流出するのを阻止している。
【００５４】
上記ノズルヘッド４６には図４と図５に示すように、その上面に開放した凹部５１が形成されている。この凹部５１は上部から下部にゆくにつれて小径となる円錐形状に形成されている。ノズルヘッド４６の上面の上記凹部５１の周辺部は径方向外方に向かって低く傾斜した傾斜面５２に形成されている。
【００５５】
上記凹部５１の底部には排液部を形成する排液孔５３の一端が開口している。この排液孔５３の他端には排液管５４（図１に示す）の一端が接続されている。この排液管５４の他端は上記排出管６と同様、図示しない吸引ポンプに接続されている。
【００５６】
図４に示すように、上記ノズルヘッド４６には、先端を上記凹部５１の内面に開口させた３つの下部処理液用ノズル５５と、１つの下部気体用ノズル５６とが周方向にほぼ９０度間隔で形成されている。つまり、各ノズル５５，５６は上記ノズルヘッド４６に穿設された管路からなり、先端が凹部５１の内面に開口させたノズル孔５５ａ，５６ａとなっている。
【００５７】
各ノズル５５，５６の基端は上記ノズルヘッド４６の下面に開口して設けられた第１、第２の接続孔５７，５８にそれぞれ連通している。第１の接続孔５７には図１に示すように処理液供給管５９が接続され、第２の接続孔５８には気体供給管６１が接続されている。
【００５８】
下部処理液用ノズル５５からは、処理液供給管５９を通じて洗浄処理時に純水、過酸化水素水、フッ酸などの処理液が保持部材１７に保持された半導体ウエハＵの下面に向けて噴射され、下部気体用ノズル５６からは気体供給管６１を通じて乾燥処理時に窒素などの気体が噴射されるようになっている。
【００５９】
各ノズル５５，５６の噴射方向はノズルヘッド４６の軸線Ｏに対して所定角度傾斜している。すなわち、下部処理液用ノズル５５は、保持部材１７に保持された半導体ウエハＵの回転中心に向けて処理液を噴射するようになっている。また、下部気体用ノズル５６からの気体も半導体ウエハＵの径方向中心部、つまり回転中心に向けて噴射されるようになっている。
【００６０】
それによって、処理液は回転する半導体ウエハＵの遠心力によって裏面のほぼ全体に分散するとともに、半導体ウエハＵで反射した処理液のほとんどが凹部５１内に滴下することになり、また気体も半導体ウエハＵの裏面ほぼ全体に作用することになる。
【００６１】
なお、処理液は半導体ウエハＵの回転中心からわずかにずれた位置に向けて噴射するようにしてもよく、その場合半導体ウエハＵの裏面で反射した処理液が凹部５１内に滴下する角度で処理液を噴射することが好ましい。同様に、気体も半導体ウエハＵの回転中心からわずかにずれた位置に向けて噴射するようにしてもよい。
【００６２】
上記凹部５１の内面には上下方向に沿う複数の案内溝６２が周方向に所定間隔で形成されている。この案内溝６２は半導体ウエハＵで反射して凹部５１に滴下した処理液を、凹部５１の内面に沿って排液孔５３へ円滑に案内することになる。
【００６３】
さらに、ノズルヘッド４６の上面には、図４に示すように周方向に１８０度間隔で、一対の取付溝６３が径方向に沿って形成されている。この取付溝６３の先端は上記凹部５１の内面に連通している。この取付溝６３にはそれぞれ羽根６４が先端部を上記凹部５１内に突出させて設けられている。
【００６４】
上記羽根６４は、上記半導体ウエハＵが回転体１２とともに回転したときに、この半導体ウエハＵの下面に生じる気流を凹部５１内へ導入する形状になっている。それによって、とくに乾燥処理時に半導体ウエハＵの下面側に浮遊するミスト状の処理液を効率よく凹部５１内へ導入して排出できるようになっている。
【００６５】
図１に示すように、上記回転体１２の上面側には乱流防止カバ−６６が設けられている。この乱流防止カバ−６６は上記保持部材１７に保持された半導体ウエハＵの下面側に位置し、周辺部には上記保持部材１７の上部を露出させる第１の開口部６７が形成され、中心部には上記ノズルヘッド４６の凹部５１を開口させる第２の開口部６８が形成されている。第２の開口部６８の周辺部は凹部５１内に入り込むよう折り曲げられた遮蔽部６９に形成されている。なお、遮蔽部６９はノズルヘッド４６凹部５１内面に対して非接触となっている。
【００６６】
上記乱流防止カバ−６６によって回転体１２の凹凸状の上面が覆われている。それによって、回転体１２の回転に伴う乱流の発生が抑制されるから、半導体ウエハＵを洗浄した塵埃を含む処理液がカップ体１内であらゆる方向に飛散し、たとえば半導体ウエハＵの下面側に舞い込んで付着するのを防止できるようになっている。とくに、上記乱流防止カバ−６６の上面と半導体ウエハＵの下面との間隔を所定の間隔に設定すると、乱流の抑制効果が高くなる。
【００６７】
さらに、乱流防止カバー６６にノズルヘッド４６の凹部５１内に入り込む遮蔽部６９を形成したことで、第２の開口部６８によって生じるノズルヘッド４６と乱流防止カバー６６との隙間を閉塞することができる。
【００６８】
それによって、洗浄処理時にカップ体１内に飛散する処理液が乱流防止カバー６６の内面側に入り込んで付着し、その処理液が乾燥処理時に飛散して半導体ウエハＵに付着するということを防止できる。
【００６９】
回転体１２の保持部材２２によって保持された半導体ウエハＵの上方には、上部処理液用ノズル７１及び上部気体用ノズル７２が配置されている。上部処理液用ノズル７１からは上記半導体ウエハＵの上面に向けて処理液が噴射され、上部気体用ノズル７２からは窒素などの乾燥用の気体が噴射されるようになっている。
【００７０】
つぎに、上記構成のスピン処理装置によって半導体ウエハＵを洗浄処理する場合について説明する。
【００７１】
半導体ウエハＵを回転体１２に供給する前には、保持部材１７のロックピン２２はアンロック状態になっている。つまり、解除シリンダ３２が作動して解除ピン３６が親歯車２５の凸部２５ａの側面に係合した状態で回転体１２がパルス制御モ−タ９によって図３に矢印Ｃで示す方向に捩じりコイルばね２６の付勢力に抗して角度θ回転させられている。それによって、保持部材１７が回転するから、ロックピン２２が偏心回転し、このロックピン２２は支持ピン２１に支持される半導体ウエハＵの外周面よりも所定寸法径方向外方の離れた位置にある。
【００７２】
ロックピン２２がアンロック状態にあるとき、上記回転体１２上に未処理の半導体ウエハＵが図示しないロボットによってそのア−ムを保持部材１７の間を通して供給される。つまり、半導体ウエハＵを保持したア−ムは回転体１２の上面へ進入してから下降し、半導体ウエハＵをア−ムから支持ピン２１に受け渡し、ついで後退することで上記半導体ウエハＵの供給が完了する。
【００７３】
半導体ウエハＵの供給時にはブレ−キシリンダ４３が作動してブレ−キシュ−４５ａがブレ−キディスク４５ｂに圧接し、回転子９ｂの回転を阻止している。そのため、半導体ウエハＵの供給時に停電などが生じても、上記回転子９ｂが捩じりコイルばね２６の復元力によって矢印Ｃ方向と逆方向に回転するのが防止される。
【００７４】
したがって、上記ブレ−キシリンダ４３によって回転体１２の回転角度が一定に維持されるから、停電等が生じてパルス制御モ−タ９の駆動力が消失しても、回転体１２が回転してロボットのア−ムが保持部材１７にぶつかり、半導体ウエハＵの供給ができなくなるということがない。
【００７５】
回転体１２に半導体ウエハＵが供給されたなら、解除シリンダ３２の駆動を解除し、解除ピン３６を親歯車２５の凸部２５ａから外す。それによって、親歯車２５は捩じりコイルばね２６の付勢力によって矢印Ａ方向へ回転するから、この親歯車２５により子歯車２３が保持部材１７とともに矢印Ｂ方向に回転させられる。
【００７６】
保持部材１７が矢印Ｂ方向に回転すれば、この保持部材１７に設けられたロックピン２２が半導体ウエハＵの外周面に当接する方向へ偏心回転するから、上記半導体ウエハＵがロックピン２２によって保持されることになる。
【００７７】
半導体ウエハＵをロックピン２２によって保持したならば、ブレ−キシリンダ４３の駆動を解除してブレ−キシュ−４５ａによる回転子９ｂの回転阻止状態も解除する。ついで、パルス制御モ−タ９を作動させて回転体１２を回転させるとともに、半導体ウエハＵの上面および下面に上部処理液用ノズル７１及び下部処理液用ノズル５５から処理液を噴射することで、この半導体ウエハＵの上下面を洗浄処理することができる。
【００７８】
下部処理液用ノズル５５から噴射される処理液は半導体ウエハＵの回転中心に向けて噴射される。そのため、処理液は、半導体ウエハＵの回転によって生じる遠心力で径方向外方に向かって流れるから、半導体ウエハＵの下面全体を処理液によって確実に処理することができる。
【００７９】
しかも、第２の開口部６８の周辺部には凹部５１内に入り込む遮蔽部６９を形成したから、処理液が乱流防止カバー６６内に入り込んで付着し、乾燥処理時に飛散して半導体ウエハＵに付着するということも防止できる。
【００８０】
下部処理液用ノズル５５から噴射された半導体ウエハＵの下面で反射した処理液のほとんどはノズルヘッド４６の凹部５１内に滴下する。この凹部５１の形状は円錐状であり、しかも内面には上下方向に沿って案内溝６２が形成されている。そのため、凹部５１に滴下した処理液はその底部に形成された排液孔５３へ円滑に導かれ、排液管５４から排出されることになる。
【００８１】
半導体ウエハＵの洗浄が終了したならば、その上下面に上部気体用ノズル７１と下部気体用ノズル５６とから乾燥用の気体を噴射しながら回転体１２とともに半導体ウエハＵを高速回転させ、その上下面に付着した処理液を除去乾燥させる。
【００８２】
下部気体用ノズル５６は気体が半導体ウエハＵの径方向外方に向かって噴射される。そのため、その気体の流れによって半導体ウエハＵの下面を全体にわたって良好に乾燥処理することができる。
【００８３】
上記半導体ウエハＵの下面側には乱流防止カバ−６６が設けられ、回転体１２が高速回転しても、その上面の凹凸形状によって乱流が発生するのを防止する。そのため、半導体ウエハＵの下面側に浮遊するミスト状の処理液は、排出管６から円滑に排出されるから、カップ体１内で舞い上がって半導体ウエハＵに再付着することがほとんどない。
【００８４】
また、半導体ウエハＵを高速回転させると、この半導体ウエハＵの下面側には気流が発生する。この気流の一部はノズルヘッド４６に設けられた羽根６４によって凹部５１内に向かう流れとなる。
【００８５】
そのため、半導体ウエハを高速回転させることで、この下面側にミスト状の処理液が浮遊していても、その処理液は上記羽根６４によって生じる気流で凹部５１内に導入されて排液管５４から排出されるため、このことによっても半導体ウエハＵの下面の汚染を防止することができる。
【００８６】
乾燥処理が終了したならば、回転体１２の回転を停止し、ついでセンサ３８がゲ−ジ３７を検出する原点位置まで上記回転体１２をパルス駆動する。回転体１２を原点位置まで回転させたなら、解除シリンダ３２を作動させて解除ピン３６を親歯車２５の凸部２５ａの側面に係合させる。
【００８７】
ついで、パルス制御モ−タ９の回転子９ｂを所定のパルス数だけ回転させ、回転体１２を捩じりコイルばね２６の付勢力に抗して矢印Ｃ方向へ角度θ回転させる。つまり、親歯車２５の回転を解除ピン３６で阻止して回転体１２だけを回転させることで、この回転体１２を捩じりコイルばね２６の付勢力に抗して回転させることができる。
【００８８】
それによって、上記親歯車２５に噛合した子歯車２３が回転体１２とともに公転しながら自転し、その自転に保持部材１７が連動して矢印Ｂと逆方向に回転するから、ロックピン２２による半導体ウエハＵのロック状態が解除される。
【００８９】
半導体ウエハＵのロック状態が解除されたならば、ブレ−キシリンダ４３を作動させて回転子９ｂを固定し、回転体１２が捩じりコイルばね２６の復元力で矢印Ｃ方向と逆方向に回転するのを阻止したならば、図示しないロボットによってカップ体１内の処理された半導体ウエハＵを回転体１２から取り出す。
【００９０】
処理された半導体ウエハＵを回転体１２から取り出したならば、未処理の半導体ウエハＵを供給し、上述した工程を繰り返すことで、その半導体ウエハＵの洗浄処理および乾燥処理を行うことができる。
【００９１】
一方、下部処理液用ノズル５５と下部気体用ノズル５６とは、ノズルヘッド４６に通路を穿設して形成されている。そのため、上記各ノズル５５，５８を形成するために別部品を用いる必要がないから、部品点数を少なくし、構成の簡略化やコストの低減を図ることができる。
【００９２】
この発明は上記一実施の形態に限定されず、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。たとえば、基板としては半導体ウエハに限られず、液晶表示装置用のガラス基板であってもよく、要は高精度に洗浄処理することが要求される基板であれば、この発明を適用することができる。
【００９３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、基板の下面に処理液を噴射する下部処理液用ノズルが設けられたノズルヘッドには、その上面に開放した凹部を形成し、この凹部内に滴下する処理液を排出するようにした。
【００９４】
そのため、基板を処理液で処理した際に、ノズルヘッドの上面に処理液が付着残留するのを防止できるから、洗浄処理後に乾燥処理する際、ノズルヘッドから処理液が舞い上がって基板の裏面に付着するのを防止できる。
【００９５】
請求項２の発明によれば、ノズルヘッドに形成される凹部の形状を円錐形状にした。
【００９６】
そのため、凹部内に滴下した処理液はその傾斜した内周面に沿って円滑に排出することが可能となるから、凹部の内面に付着残留して乾燥処理時に舞い上がるのを防止できる。
【００９７】
請求項３の発明によれば、ノズルヘッドの凹部の内面に上下方向に沿う案内溝を形成した。
【００９８】
そのため、凹部内に滴下した処理液を案内溝に沿って円滑に排出することが可能となるから、凹部の内面に付着残留して乾燥処理時に舞い上がるのを防止できる。
【００９９】
請求項４の発明によれば、下部処理液用ノズルをノズルヘッドの凹部の内面に開口形成した。
【０１００】
そのため、下部処理液用ノズルを別部品を用いることなくノズルヘッドと一体形成することができるから、部品点数を少なくし、構成の簡略化やコストの低減を図ることができる。
【０１０１】
請求項５の発明によれば、下部処理液用ノズルからの処理液を基板の回転中心に向けて噴射するようにした。
【０１０２】
そのため、処理液は、基板の回転によって生じる遠心力で基板の下面全体にわたって分散させることができるから、処理液による処理効果を高めることができる。
【０１０３】
請求項６の発明によれば、下部処理液用ノズルから噴射されて基板の下面で反射した処理液がノズルヘッドの凹部内に滴下するようにした。
【０１０４】
そのため、基板の下面で反射する処理液のほとんどを凹部を通じて確実に排液することができるから、基板で反射した処理液がカップ体内に飛散し、乾燥処理時などに基板に付着するのを防止できる。
【０１０５】
請求項７の発明によれば、ノズルヘッドに、基板の回転によってノズルヘッドの上方に生じる気流を凹部内に導入する羽根を設けるようにした。
【０１０６】
そのため、乾燥処理にノズルヘッドの上方に浮遊するミスト状の処理液などを効率よく確実に凹部内に流入させて排出することができるから、基板への付着による汚染を防止できる。
【０１０７】
請求項８の発明によれば、ノズルヘッドの凹部の内面に基板の回転中心に向けて気体を噴射する気体用ノズルを設けた。
【０１０８】
そのため、乾燥処理時に、基板の下面を全体にわたって確実に乾燥処理することが可能となる。
【０１０９】
請求項９の発明によれば、回転体の上面側と基板の下面側との間に、乱流の発生を抑制する乱流防止カバーを設け、この乱流防止カバーにはノズルヘッドの凹部に対向する開口部を形成するとともに、上記凹部内に入り込む遮蔽部を設けた。
【０１１０】
そのため、基板の下面側の気流が乱れるのを防止できるから、基板の下面にミストが付着し難くなり、しかも上記遮蔽部によってノズルヘッドの上面と乱流防止カバーの間に隙間が生じる防げるから、処理液やミストなどが乱流防止カバー内に入り込み、乾燥処理時などに流出して基板の下面に付着するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す回転体の部分の拡大断面図。
【図２】同じく全体構成を示す縦断面図。
【図３】同じく乱流防止カバ−を除去した回転体の平面図。
【図４】同じくノズルヘッドの平面図。
【図５】同じく図４のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…カップ体
１２…回転体
１７…保持部材（保持機構）
２１…支持ピン（保持機構）
２２…ロックピン（保持機構）
４６…ノズルヘッド
５１…凹部
５３…排液孔（排液部）
５５…下部処理液用ノズル
５６…下部気体用ノズル
６２…案内溝
６４…羽根
６６…乱流防止カバ−
６８…第２の開口部
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を回転させて処理液を噴射することで洗浄などの処理をす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、基板としての半導体ウエハや液晶用ガラス基板に回路パタ−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、上記基板に対して成膜処理と洗浄処理とが繰り返し行われる。
【０００３】
上記基板の洗浄処理及び洗浄後の乾燥処理を行うためにはスピン処理装置が用いられる。このスピン処理装置はカップ体を有し、このカップ体内には回転駆動される回転体が設けられている。この回転体には保持機構が設けられ、この保持機構には基板が着脱可能に保持される。
【０００４】
上記保持機構に保持された基板には、回路パターンが形成される上面に向けて上部処理液用ノズルから処理液が噴射される。また、基板は上面だけでなく、下面の清浄度が要求されることもあるので、そのような場合には基板の下面に向けて処理液を噴射する下部処理液用ノズルが配置される。
【０００５】
上記基板の下面側に下部処理液用ノズルを配置する場合、上記カップ体内にノズルヘッドを設け、このノズルヘッドに下部処理液用ノズルや基板の下面を処理した後に乾燥するために気体を噴射する気体用ノズル等を設けるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成によると、基板の下面を処理するために下部処理液用ノズルから噴射された処理液の一部は、基板の裏面で反射して上記ノズルヘッドの上面に滴下する。ノズルヘッドの上面に滴下した処理液は基板の乾燥処理時などに、基板の回転によってこの基板の下面側に生じる乱気流で飛散し、洗浄された基板の裏面に付着して汚染の原因になるということがある。
【０００７】
この発明は、基板の下面側に向けて噴射された処理液が、基板の下面で反射して滴下しても、ノズルヘッドの上面に付着残留することのないようにしたスピン処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板を回転させるとともに、この基板の下面に処理液を噴射して処理するスピン処理装置において、
カップ体と、
このカップ体内に配設され中心部に通孔が形成された回転駆動される回転体と、
この回転体の上面に設けられ上記基板を上記回転体の上面側で着脱可能に保持する保持機構と、
上記回転体の通孔に設けられた固定軸の上端に上記回転体の上面側に突出して設けられ上記保持機構によって保持される上記基板の下面の中心部に対向する位置に配置されこの基板の下面に向けて処理液を噴射する下部処理液用ノズルが設けられたノズルヘッドと、
このノズルヘッドの上面に開放して形成された凹部と、
この凹部の内底部に連通して設けられ上記下部処理液用ノズルから噴射されて上記基板の下面で反射して上記凹部内に滴下する処理液を排出する排液部と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置にある。
【０００９】
請求項２の発明は、上記凹部は、ノズルヘッドの上面に開放した上部から下部に向かって小径となる円錐形状に形成されてい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。
【００１０】
請求項３の発明は、上記凹部の内面には上下方向に沿う案内溝が形成されてい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。
【００１１】
請求項４の発明は、上記下部処理用ノズルは、上記ノズルヘッドの凹部の内面に開口形成されていることを特徴とする特徴とする請求項１記載のスピン処理装置にある。
【００１２】
請求項５の発明は、上記下部処理液用ノズルは、上記基板の回転中心に向けて処理液を噴射する角度で上記凹部の内面に開
口形成されてい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。
【００１３】
請求項６の発明は、上記下部処理液用ノズルの処理液を噴射する角度は、基板の下面で反射した処理液が上記凹部内に滴下する範囲であることを特徴とする請求項５記載のスピン処理装置にある。
【００１４】
請求項７の発明は、上記ノズルヘッドの上部には、上記基板の回転によって生じるこの基板の下面側の気流を上記凹部内へ導入する羽根が設けられてい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。
【００１５】
請求項８の発明は、上記ノズルヘッドには、気体を上記基板の下面の回転中心に向けて噴射する気体用ノズルが上記凹部の内面に開口形成されてい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。
【００１６】
請求項９の発明は、上記回転体の上面側であって、上記保持機構に保持される基板の下面側には、上記回転体の上面側のほぼ全体を覆うとともに、上記ノズルヘッドの凹部に対向する部分に開口部が形成された乱流防止カバ−が設けられていて、この乱流防止カバーの上記開口部を形成した部分の周辺部には上記凹部内に入り込む遮蔽部が設けられてい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。
【００１７】
請求項１の発明によれば、基板の下面に処理液を噴射する下部処理液用ノズルが設けられたノズルヘッドには、その上面に開放した凹部を形成し、この凹部内に滴下する処理液を排出するようにしたから、基板を処理液で処理した後に、乾燥処理する際、ノズルヘッドに滴下した処理液が飛散するのを防止できる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、凹部を円錐形状に形成したので、凹部内に滴下した処理液を効率よく確実に排出することが可能となる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、凹部の内面に上下方向に沿う案内溝を形成したことで、凹部内に滴下した処理液を上記案内溝に沿って効率よく確実に排出することが可能となる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、下部処理液用ノズルをノズルヘッドの凹部の内面に開口形成したから、下部処理液用ノズルを別部品を用いることなくノズルヘッドと一体形成することができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、下部処理液用ノズルからの処理液を基板の回転中心に向けて噴射するため、基板の回転によって生じる遠心力で基板の下面に噴射された処理液を全面にわたって分散させることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、下部処理液用ノズルから噴射されて基板の下面で反射した処理液がノズルヘッドの凹部内に滴下するため、基板の下面で反射する処理液のほとんどを凹部を通じて確実に排液することができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、ノズルヘッドに、基板の回転によってノズルヘッドの上方に生じる気流を凹部内に導入する羽根を設けたことで、ノズルヘッドの上方に浮遊するミスト状の処理液などを効率よく確実に凹部内に流入させて排出することができる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、ノズルヘッドの凹部の内面に基板の回転中心に向けて気体を噴射する気体用ノズルを設けたことで、基板の下面を処理液による処理後に確実に乾燥処理することができる。
【００２５】
請求項９の発明によれば、回転体の上面側と基板の下面側との間に、乱流の発生を抑制する乱流防止カバーを設け、この乱流防止カバーにはノズルヘッドの凹部に対向する開口部を形成するとともに、上記凹部内に入り込む遮蔽部を設けたから、基板の下面に気流の乱れによりミストが付着するのを防止でき、しかも上記遮蔽部によってノズルヘッドの上面から乱流防止カバーの内面側へ処理液やミストなどが入り込むのを防止できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
図２に示すこの発明のスピン処理装置はカップ体１を有する。このカップ体１は載置板２上に設けられた下カップ３と、この下カップ３の上側に図示しない上下駆動機構によって上下駆動自在に設けられた上カップ４とからなる。
【００２８】
上記下カップ３の底壁の中心部と載置板２とにはこれらを貫通する通孔５が形成されており、また上記下カップ３の周壁３ａは上記上カップ４の二重構造の周壁４ａにスライド自在に嵌挿し、これら周壁によってラビリンス構造をなしている。
【００２９】
上記上カップ４の上面は開口していて、この上カップ４が下降方向に駆動されることで、後述するようにカップ体１内で処理された基板としてのたとえば半導体ウエハＵを取り出したり、未処理の半導体ウエハＵを供給できるようになっている。さらに、上記下カップ３の底壁には周方向に所定間隔で複数の排出管６の一端が接続され、他端は図示しない吸引ポンプに連通している。それによって、上記半導体ウエハＵを洗浄処理したり、乾燥処理することで上記カップ体１内で飛散する処理液が排出されるようになっている。
【００３０】
上記カップ体１の下面側には板状のベ−ス７が配置されている。このベ−ス７には上記カップ体１の通孔５と対応する位置に取付孔８が形成されていて、この取付孔８には駆動手段を構成するパルス制御モ−タ９の固定子９ａの上端部が嵌入固定されている。
【００３１】
上記固定子９ａは筒状をなしていて、その内部には同じく筒状の回転子９ｂが回転自在に嵌挿されている。この回転子９ｂの上端面には筒状の連結体１１が下端面を接合させて一体的に固定されている。この連結体１１の下端面には上記固定子９ａの内径寸法よりも大径な鍔部１１ａが形成されている。この鍔部１１ａは上記固定子９ａの上端面に摺動自在に接合しており、それによって回転子９ｂの回転を阻止することなくこの回転子９ａが固定子９ｂから抜け落ちるのを規制している。
【００３２】
上記連結体１１は上記カップ体１の通孔５からその内部に突出し、上端面には円板状の回転体１２が取付け固定されている。この回転体１２は図１に示すように下板１３ａと上板１３ｂとを接合させた二重板構造をなしていて、その中心部には通孔１４が形成されている。
【００３３】
図２に示すように、上記下カップ３の通孔５の周辺部には環状壁３ｂが突設され、上記回転体１２の外周面には上記環状壁３ｂの外周面に内周面を対向させた環状壁１２ｂが垂設され、これら環状壁３ｂ、１２ｂによって処理液が回転体１２の下面側に回り込むのを防止するラビリンス構造をなしている。
【００３４】
上記回転体１２の上面には周方向に所定間隔、この実施の形態では６０度間隔で６つのボス部１５（図１に２つだけ示す）が突設されている。このボス部１５には滑り軸受１６が外嵌されていて、この滑り軸受１６には保持部材１７が回転自在に挿入支持されている。
【００３５】
上記保持部材１７は、図１に示すように上部が上記ボス部１５の外径寸法とほぼ同径の大径部１８に形成され、この大径部１８の下面に上記滑り軸受１６に支持される軸部１９が一体形成されてなる。上記大径部１８の上面には中心部に円錐状の支持ピン２１が突設され、径方向周辺部である偏心位置には逆テ−パ状のロックピン２２が突設されている。
【００３６】
上記６本の保持部材１７の支持ピン２１上には上記半導体ウエハＵが下面を支持されて載置される。その状態で図３に示すように上記ロックピン２２が半導体ウエハＵの外周面に当接することで、その半導体ウエハＵは回転体１２と一体的に保持されるようになっている。
【００３７】
後述するように、回転体１２が回転（公転）することで、上記保持部材１７が図３にＸで示す状態から鎖線で示すＹの状態へ回転（自転）すると、上記ロックピン２２が保持部材１７の回転中心に対して偏心回転するから、上記ロックピン２２による上記半導体ウエハＵの保持状態が解除されるようになっている。
【００３８】
図１に示すように、上記保持部材１７の各軸部１９の下端部は回転体１２の下面から突出し、その下端部にはセクタギヤからなる子歯車２３が嵌合固定されている。各子歯車２３は上記連結体１１の外周面に軸受２４によって回転自在に設けられた平歯車からなる親歯車２５に噛合している。この親歯車２５は図３に示すように、６つの子歯車２３と対応する間隔で６つの凸部２５ａが周方向に所定間隔で形成されてなり、各凸部２５ａの先端外周面には上記子歯車２３に噛合する歯が形成されている。
【００３９】
図１に示す上記連結体１１の外周面には付勢手段としての捩じりコイルばね２６が装着されている。この捩じりコイルばね２６は一端を上記連結体１１に係合させ、他端を上記親歯車２５に係合させることで、上記親歯車２５を図３に矢印Ａで示す回転方向（反時計方向）に付勢している。それによって、上記子歯車２３は同図に矢印Ｂで示す時計方向に付勢されるから、この子歯車２３の回転に保持部材１７が連動し、上記ロックピン２２が回転体１２の中心方向へ偏心回転して半導体ウエハＵの外周面に当接するようになっている。
【００４０】
上記ロックピン２２による半導体ウエハＵのロック状態の解除は、図２に示す解除機構３１によって行えるようになっている。この解除機構３１はガイド付きの解除シリンダ３２を有する。この解除シリンダ３２は上記固定子９ａの下端面に一端を固定したほぼＬ字状のブラケット３３の他端に軸線を垂直にして取付けられている。
【００４１】
上記解除シリンダ３２の駆動軸３４にはクランク状に折曲されたア−ム３５の下端が連結されている。このア−ム３５の上端部は上記ベ−ス７に形成された挿通孔７ａを通されて上記親歯車２５の下面近傍まで延出され、その上端には解除ピン３６が垂直に立設されている。
【００４２】
図３に示すように上記保持部材１７のロックピン２２が半導体ウエハＵの外周面に当接してこの半導体ウエハＵが保持された状態において、上記解除シリンダ３２が作動してその駆動軸３４が突出方向に駆動され、その動きにア−ム３５が連動すると、このア−ム３５の上端に設けられた解除ピン３６は上記親歯車２５の１つの凸部２５ａの側面に係合し、上記親歯車２５が矢印Ａ方向に回転するのを阻止するようになっている。
【００４３】
上記解除ピン３６によって親歯車２５の矢印Ａ方向の回転が阻止された状態で、パルス制御モ−タ９を駆動してその回転子９ｂを図３に示す矢印Ｃ方向へ回転させると、上記回転体１２が捩じりコイルばね２６の付勢力に抗して連結体１１とともに回転する。
【００４４】
上記回転体１２を矢印Ｃ方向へ角度θ回転させると、親歯車２５は回転体１２と一体的に回転せず、回転体１２だけが回転子９ｂとともに角度θ回転する。
【００４５】
それによって、上記親歯車２５に噛合した上記子歯車２３は回転体１２とともに公転しながら自転するから、この子歯車２３と一体的に設けられた保持部材１７は矢印Ｂ方向と逆方向である反時計方向に回転する。その結果、保持部材１７は図３にＸで示す状態からＹで示す状態になり、ロックピン２２は半導体ウエハＵの外周面から離れる方向へ偏心回転するから、このロックピン２２による半導体ウエハＵの保持状態が解除されることになる。
【００４６】
なお、上記回転子９ｂの下端面には図２に示すようにゲ−ジ３７が設けられ、このゲ−ジ３７は上記固定子９ａの下端面に設けられたセンサ３８によって検出される。センサ３８がゲ−ジ３７を検出した位置が上記回転子９ｂの回転角度の原点として認識され、その認識に基づいて上記回転子９ｂの回転角度が制御されるようになっている。
【００４７】
上記回転子９ｂの内部には中空状の固定軸４１が挿通されている。この固定軸４１の下端部は上記パルス制御モ−タ９の下方に配置された支持部材４２の取付孔４２ａに嵌入固定されている。上記支持部材４２にはブレ−キシリンダ４３が軸線を垂直にして取付けられている。このブレ−キシリンダ４３の駆動軸４４にはブレ−キシュ−４５ａが取付けられている。
【００４８】
上記ブレ−キシリンダ４３が作動してその駆動軸４４が上昇方向に駆動されると、ブレ−キシュ−４５ａは上記回転子９ｂの下端面に設けられたブレ−キディスク４５ｂに圧接してこの回転子９ｂの回転を阻止するようになっている。
【００４９】
すなわち、回転子９ｂに上記捩じりコイルばね２６の復元力が加わっているとき、つまり回転体１２を捩じりコイルばね２６の付勢力に抗してパルス制御モ−タ９により矢印Ｃ方向に角度θだけ回転させ、ロックピン２２による半導体ウエハＵのロック状態を解除しているときに、たとえば停電などでパルス制御モ−タ９の駆動力が消失しても、上記回転体１２が捩じりコイルばね２６の復元力によって矢印Ｃ方向と逆方向へ戻るのを阻止している。
【００５０】
上記ロックピン２２による半導体ウエハＵのロック状態を解除した状態において、図示しないロボットにより、上記回転体１２から処理された半導体ウエハＵが搬出されたり、未処理の半導体ウエハＵが供給される。
【００５１】
そのため、ロボットによる半導体ウエハＵの搬出、供給時に停電などが生じても、回転体１２が捩じりコイルばね２６の復元力によって矢印Ｃ方向と逆方向へ回転して戻ることがないから、回転体１２に立設された保持部材１７の位置が変化することもない。
【００５２】
したがって、上記ブレ−キシリンダ４３により、停電時などに、保持部材１７の間を通して半導体ウエハＵの下面側に導入されるロボットのア−ムが保持部材１７にぶつかり、半導体ウエハＵの搬出、供給作業が不能になるのを防止できるようになっている。
【００５３】
上記固定軸４１の上端部は上記回転体１２の通孔１４に対向位置する。この固定軸４１の上端にはノズルヘッド４６が嵌入固定されている。このノズルヘッド４６は回転体１２の上面側に突出していて、その外周部には上記通孔１４の周辺部に突設された環状壁４７を内部に収容する環状溝４８が下面に開放して形成されている。つまり、環状壁４７と環状溝４８とでラビリンス構造を形成しており、回転体１２の上面側で飛散する処理液が通孔１４を通り、固定軸４１に沿ってカップ体１の外部へ流出するのを阻止している。
【００５４】
上記ノズルヘッド４６には図４と図５に示すように、その上面に開放した凹部５１が形成されている。この凹部５１は上部から下部にゆくにつれて小径となる円錐形状に形成されている。ノズルヘッド４６の上面の上記凹部５１の周辺部は径方向外方に向かって低く傾斜した傾斜面５２に形成されている。
【００５５】
上記凹部５１の底部には排液部を形成する排液孔５３の一端が開口している。この排液孔５３の他端には排液管５４（図１に示す）の一端が接続されている。この排液管５４の他端は上記排出管６と同様、図示しない吸引ポンプに接続されている。
【００５６】
図４に示すように、上記ノズルヘッド４６には、先端を上記凹部５１の内面に開口させた３つの下部処理液用ノズル５５と、１つの下部気体用ノズル５６とが周方向にほぼ９０度間隔で形成されている。つまり、各ノズル５５，５６は上記ノズルヘッド４６に穿設された管路からなり、先端が凹部５１の内面に開口させたノズル孔５５ａ，５６ａとなっている。
【００５７】
各ノズル５５，５６の基端は上記ノズルヘッド４６の下面に開口して設けられた第１、第２の接続孔５７，５８にそれぞれ連通している。第１の接続孔５７には図１に示すように処理液供給管５９が接続され、第２の接続孔５８には気体供給管６１が接続されている。
【００５８】
下部処理液用ノズル５５からは、処理液供給管５９を通じて洗浄処理時に純水、過酸化水素水、フッ酸などの処理液が保持部材１７に保持された半導体ウエハＵの下面に向けて噴射され、下部気体用ノズル５６からは気体供給管６１を通じて乾燥処理時に窒素などの気体が噴射されるようになっている。
【００５９】
各ノズル５５，５６の噴射方向はノズルヘッド４６の軸線Ｏに対して所定角度傾斜している。すなわち、下部処理液用ノズル５５は、保持部材１７に保持された半導体ウエハＵの回転中心に向けて処理液を噴射するようになっている。また、下部気体用ノズル５６からの気体も半導体ウエハＵの径方向中心部、つまり回転中心に向けて噴射されるようになっている。
【００６０】
それによって、処理液は回転する半導体ウエハＵの遠心力によって裏面のほぼ全体に分散するとともに、半導体ウエハＵで反射した処理液のほとんどが凹部５１内に滴下することになり、また気体も半導体ウエハＵの裏面ほぼ全体に作用することになる。
【００６１】
なお、処理液は半導体ウエハＵの回転中心からわずかにずれた位置に向けて噴射するようにしてもよく、その場合半導体ウエハＵの裏面で反射した処理液が凹部５１内に滴下する角度で処理液を噴射することが好ましい。同様に、気体も半導体ウエハＵの回転中心からわずかにずれた位置に向けて噴射するようにしてもよい。
【００６２】
上記凹部５１の内面には上下方向に沿う複数の案内溝６２が周方向に所定間隔で形成されている。この案内溝６２は半導体ウエハＵで反射して凹部５１に滴下した処理液を、凹部５１の内面に沿って排液孔５３へ円滑に案内することになる。
【００６３】
さらに、ノズルヘッド４６の上面には、図４に示すように周方向に１８０度間隔で、一対の取付溝６３が径方向に沿って形成されている。この取付溝６３の先端は上記凹部５１の内面に連通している。この取付溝６３にはそれぞれ羽根６４が先端部を上記凹部５１内に突出させて設けられている。
【００６４】
上記羽根６４は、上記半導体ウエハＵが回転体１２とともに回転したときに、この半導体ウエハＵの下面に生じる気流を凹部５１内へ導入する形状になっている。それによって、とくに乾燥処理時に半導体ウエハＵの下面側に浮遊するミスト状の処理液を効率よく凹部５１内へ導入して排出できるようになっている。
【００６５】
図１に示すように、上記回転体１２の上面側には乱流防止カバ−６６が設けられている。この乱流防止カバ−６６は上記保持部材１７に保持された半導体ウエハＵの下面側に位置し、周辺部には上記保持部材１７の上部を露出させる第１の開口部６７が形成され、中心部には上記ノズルヘッド４６の凹部５１を開口させる第２の開口部６８が形成されている。第２の開口部６８の周辺部は凹部５１内に入り込むよう折り曲げられた遮蔽部６９に形成されている。なお、遮蔽部６９はノズルヘッド４６凹部５１内面に対して非接触となっている。
【００６６】
上記乱流防止カバ−６６によって回転体１２の凹凸状の上面が覆われている。それによって、回転体１２の回転に伴う乱流の発生が抑制されるから、半導体ウエハＵを洗浄した塵埃を含む処理液がカップ体１内であらゆる方向に飛散し、たとえば半導体ウエハＵの下面側に舞い込んで付着するのを防止できるようになっている。とくに、上記乱流防止カバ−６６の上面と半導体ウエハＵの下面との間隔を所定の間隔に設定すると、乱流の抑制効果が高くなる。
【００６７】
さらに、乱流防止カバー６６にノズルヘッド４６の凹部５１内に入り込む遮蔽部６９を形成したことで、第２の開口部６８によって生じるノズルヘッド４６と乱流防止カバー６６との隙間を閉塞することができる。
【００６８】
それによって、洗浄処理時にカップ体１内に飛散する処理液が乱流防止カバー６６の内面側に入り込んで付着し、その処理液が乾燥処理時に飛散して半導体ウエハＵに付着するということを防止できる。
【００６９】
回転体１２の保持部材２２によって保持された半導体ウエハＵの上方には、上部処理液用ノズル７１及び上部気体用ノズル７２が配置されている。上部処理液用ノズル７１からは上記半導体ウエハＵの上面に向けて処理液が噴射され、上部気体用ノズル７２からは窒素などの乾燥用の気体が噴射されるようになっている。
【００７０】
つぎに、上記構成のスピン処理装置によって半導体ウエハＵを洗浄処理する場合について説明する。
【００７１】
半導体ウエハＵを回転体１２に供給する前には、保持部材１７のロックピン２２はアンロック状態になっている。つまり、解除シリンダ３２が作動して解除ピン３６が親歯車２５の凸部２５ａの側面に係合した状態で回転体１２がパルス制御モ−タ９によって図３に矢印Ｃで示す方向に捩じりコイルばね２６の付勢力に抗して角度θ回転させられている。それによって、保持部材１７が回転するから、ロックピン２２が偏心回転し、このロックピン２２は支持ピン２１に支持される半導体ウエハＵの外周面よりも所定寸法径方向外方の離れた位置にある。
【００７２】
ロックピン２２がアンロック状態にあるとき、上記回転体１２上に未処理の半導体ウエハＵが図示しないロボットによってそのア−ムを保持部材１７の間を通して供給される。つまり、半導体ウエハＵを保持したア−ムは回転体１２の上面へ進入してから下降し、半導体ウエハＵをア−ムから支持ピン２１に受け渡し、ついで後退することで上記半導体ウエハＵの供給が完了する。
【００７３】
半導体ウエハＵの供給時にはブレ−キシリンダ４３が作動してブレ−キシュ−４５ａがブレ−キディスク４５ｂに圧接し、回転子９ｂの回転を阻止している。そのため、半導体ウエハＵの供給時に停電などが生じても、上記回転子９ｂが捩じりコイルばね２６の復元力によって矢印Ｃ方向と逆方向に回転するのが防止される。
【００７４】
したがって、上記ブレ−キシリンダ４３によって回転体１２の回転角度が一定に維持されるから、停電等が生じてパルス制御モ−タ９の駆動力が消失しても、回転体１２が回転してロボットのア−ムが保持部材１７にぶつかり、半導体ウエハＵの供給ができなくなるということがない。
【００７５】
回転体１２に半導体ウエハＵが供給されたなら、解除シリンダ３２の駆動を解除し、解除ピン３６を親歯車２５の凸部２５ａから外す。それによって、親歯車２５は捩じりコイルばね２６の付勢力によって矢印Ａ方向へ回転するから、この親歯車２５により子歯車２３が保持部材１７とともに矢印Ｂ方向に回転させられる。
【００７６】
保持部材１７が矢印Ｂ方向に回転すれば、この保持部材１７に設けられたロックピン２２が半導体ウエハＵの外周面に当接する方向へ偏心回転するから、上記半導体ウエハＵがロックピン２２によって保持されることになる。
【００７７】
半導体ウエハＵをロックピン２２によって保持したならば、ブレ−キシリンダ４３の駆動を解除してブレ−キシュ−４５ａによる回転子９ｂの回転阻止状態も解除する。ついで、パルス制御モ−タ９を作動させて回転体１２を回転させるとともに、半導体ウエハＵの上面および下面に上部処理液用ノズル７１及び下部処理液用ノズル５５から処理液を噴射することで、この半導体ウエハＵの上下面を洗浄処理することができる。
【００７８】
下部処理液用ノズル５５から噴射される処理液は半導体ウエハＵの回転中心に向けて噴射される。そのため、処理液は、半導体ウエハＵの回転によって生じる遠心力で径方向外方に向かって流れるから、半導体ウエハＵの下面全体を処理液によって確実に処理することができる。
【００７９】
しかも、第２の開口部６８の周辺部には凹部５１内に入り込む遮蔽部６９を形成したから、処理液が乱流防止カバー６６内に入り込んで付着し、乾燥処理時に飛散して半導体ウエハＵに付着するということも防止できる。
【００８０】
下部処理液用ノズル５５から噴射された半導体ウエハＵの下面で反射した処理液のほとんどはノズルヘッド４６の凹部５１内に滴下する。この凹部５１の形状は円錐状であり、しかも内面には上下方向に沿って案内溝６２が形成されている。そのため、凹部５１に滴下した処理液はその底部に形成された排液孔５３へ円滑に導かれ、排液管５４から排出されることになる。
【００８１】
半導体ウエハＵの洗浄が終了したならば、その上下面に上部気体用ノズル７１と下部気体用ノズル５６とから乾燥用の気体を噴射しながら回転体１２とともに半導体ウエハＵを高速回転させ、その上下面に付着した処理液を除去乾燥させる。
【００８２】
下部気体用ノズル５６は気体が半導体ウエハＵの径方向外方に向かって噴射される。そのため、その気体の流れによって半導体ウエハＵの下面を全体にわたって良好に乾燥処理することができる。
【００８３】
上記半導体ウエハＵの下面側には乱流防止カバ−６６が設けられ、回転体１２が高速回転しても、その上面の凹凸形状によって乱流が発生するのを防止する。そのため、半導体ウエハＵの下面側に浮遊するミスト状の処理液は、排出管６から円滑に排出されるから、カップ体１内で舞い上がって半導体ウエハＵに再付着することがほとんどない。
【００８４】
また、半導体ウエハＵを高速回転させると、この半導体ウエハＵの下面側には気流が発生する。この気流の一部はノズルヘッド４６に設けられた羽根６４によって凹部５１内に向かう流れとなる。
【００８５】
そのため、半導体ウエハを高速回転させることで、この下面側にミスト状の処理液が浮遊していても、その処理液は上記羽根６４によって生じる気流で凹部５１内に導入されて排液管５４から排出されるため、このことによっても半導体ウエハＵの下面の汚染を防止することができる。
【００８６】
乾燥処理が終了したならば、回転体１２の回転を停止し、ついでセンサ３８がゲ−ジ３７を検出する原点位置まで上記回転体１２をパルス駆動する。回転体１２を原点位置まで回転させたなら、解除シリンダ３２を作動させて解除ピン３６を親歯車２５の凸部２５ａの側面に係合させる。
【００８７】
ついで、パルス制御モ−タ９の回転子９ｂを所定のパルス数だけ回転させ、回転体１２を捩じりコイルばね２６の付勢力に抗して矢印Ｃ方向へ角度θ回転させる。つまり、親歯車２５の回転を解除ピン３６で阻止して回転体１２だけを回転させることで、この回転体１２を捩じりコイルばね２６の付勢力に抗して回転させることができる。
【００８８】
それによって、上記親歯車２５に噛合した子歯車２３が回転体１２とともに公転しながら自転し、その自転に保持部材１７が連動して矢印Ｂと逆方向に回転するから、ロックピン２２による半導体ウエハＵのロック状態が解除される。
【００８９】
半導体ウエハＵのロック状態が解除されたならば、ブレ−キシリンダ４３を作動させて回転子９ｂを固定し、回転体１２が捩じりコイルばね２６の復元力で矢印Ｃ方向と逆方向に回転するのを阻止したならば、図示しないロボットによってカップ体１内の処理された半導体ウエハＵを回転体１２から取り出す。
【００９０】
処理された半導体ウエハＵを回転体１２から取り出したならば、未処理の半導体ウエハＵを供給し、上述した工程を繰り返すことで、その半導体ウエハＵの洗浄処理および乾燥処理を行うことができる。
【００９１】
一方、下部処理液用ノズル５５と下部気体用ノズル５６とは、ノズルヘッド４６に通路を穿設して形成されている。そのため、上記各ノズル５５，５８を形成するために別部品を用いる必要がないから、部品点数を少なくし、構成の簡略化やコストの低減を図ることができる。
【００９２】
この発明は上記一実施の形態に限定されず、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。たとえば、基板としては半導体ウエハに限られず、液晶表示装置用のガラス基板であってもよく、要は高精度に洗浄処理することが要求される基板であれば、この発明を適用することができる。
【００９３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、基板の下面に処理液を噴射する下部処理液用ノズルが設けられたノズルヘッドには、その上面に開放した凹部を形成し、この凹部内に滴下する処理液を排出するようにした。
【００９４】
そのため、基板を処理液で処理した際に、ノズルヘッドの上面に処理液が付着残留するのを防止できるから、洗浄処理後に乾燥処理する際、ノズルヘッドから処理液が舞い上がって基板の裏面に付着するのを防止できる。
【００９５】
請求項２の発明によれば、ノズルヘッドに形成される凹部の形状を円錐形状にした。
【００９６】
そのため、凹部内に滴下した処理液はその傾斜した内周面に沿って円滑に排出することが可能となるから、凹部の内面に付着残留して乾燥処理時に舞い上がるのを防止できる。
【００９７】
請求項３の発明によれば、ノズルヘッドの凹部の内面に上下方向に沿う案内溝を形成した。
【００９８】
そのため、凹部内に滴下した処理液を案内溝に沿って円滑に排出することが可能となるから、凹部の内面に付着残留して乾燥処理時に舞い上がるのを防止できる。
【００９９】
請求項４の発明によれば、下部処理液用ノズルをノズルヘッドの凹部の内面に開口形成した。
【０１００】
そのため、下部処理液用ノズルを別部品を用いることなくノズルヘッドと一体形成することができるから、部品点数を少なくし、構成の簡略化やコストの低減を図ることができる。
【０１０１】
請求項５の発明によれば、下部処理液用ノズルからの処理液を基板の回転中心に向けて噴射するようにした。
【０１０２】
そのため、処理液は、基板の回転によって生じる遠心力で基板の下面全体にわたって分散させることができるから、処理液による処理効果を高めることができる。
【０１０３】
請求項６の発明によれば、下部処理液用ノズルから噴射されて基板の下面で反射した処理液がノズルヘッドの凹部内に滴下するようにした。
【０１０４】
そのため、基板の下面で反射する処理液のほとんどを凹部を通じて確実に排液することができるから、基板で反射した処理液がカップ体内に飛散し、乾燥処理時などに基板に付着するのを防止できる。
【０１０５】
請求項７の発明によれば、ノズルヘッドに、基板の回転によってノズルヘッドの上方に生じる気流を凹部内に導入する羽根を設けるようにした。
【０１０６】
そのため、乾燥処理にノズルヘッドの上方に浮遊するミスト状の処理液などを効率よく確実に凹部内に流入させて排出することができるから、基板への付着による汚染を防止できる。
【０１０７】
請求項８の発明によれば、ノズルヘッドの凹部の内面に基板の回転中心に向けて気体を噴射する気体用ノズルを設けた。
【０１０８】
そのため、乾燥処理時に、基板の下面を全体にわたって確実に乾燥処理することが可能となる。
【０１０９】
請求項９の発明によれば、回転体の上面側と基板の下面側との間に、乱流の発生を抑制する乱流防止カバーを設け、この乱流防止カバーにはノズルヘッドの凹部に対向する開口部を形成するとともに、上記凹部内に入り込む遮蔽部を設けた。
【０１１０】
そのため、基板の下面側の気流が乱れるのを防止できるから、基板の下面にミストが付着し難くなり、しかも上記遮蔽部によってノズルヘッドの上面と乱流防止カバーの間に隙間が生じる防げるから、処理液やミストなどが乱流防止カバー内に入り込み、乾燥処理時などに流出して基板の下面に付着するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す回転体の部分の拡大断面図。
【図２】同じく全体構成を示す縦断面図。
【図３】同じく乱流防止カバ−を除去した回転体の平面図。
【図４】同じくノズルヘッドの平面図。
【図５】同じく図４のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…カップ体
１２…回転体
１７…保持部材（保持機構）
２１…支持ピン（保持機構）
２２…ロックピン（保持機構）
４６…ノズルヘッド
５１…凹部
５３…排液孔（排液部）
５５…下部処理液用ノズル
５６…下部気体用ノズル
６２…案内溝
６４…羽根
６６…乱流防止カバ−
６８…第２の開口部
Claims (9)
- 基板を回転させるとともに、この基板の下面に処理液を噴射して処理するスピン処理装置において、
カップ体と、
このカップ体内に配設され中心部に通孔が形成された回転駆動される回転体と、
この回転体の上面に設けられ上記基板を上記回転体の上面側で着脱可能に保持する保持機構と、
上記回転体の通孔に設けられた固定軸の上端に上記回転体の上面側に突出して設けられ上記保持機構によって保持される上記基板の下面の中心部に対向する位置に配置されこの基板の下面に向けて処理液を噴射する下部処理液用ノズルが設けられたノズルヘッドと、
このノズルヘッドの上面に開放して形成された凹部と、
この凹部の内底部に連通して設けられ上記下部処理液用ノズルから噴射されて上記基板の下面で反射して上記凹部内に滴下する処理液を排出する排液部と
を具備したことを特徴とするスピン処理装置。 - 上記凹部は、ノズルヘッドの上面に開放した上部から下部に向かって小径となる円錐形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
- 上記凹部の内面には上下方向に沿う案内溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
- 上記下部処理液用ノズルは、上記ノズルヘッドの凹部の内面に開口形成されていることを特徴とする特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
- 上記下部処理液用ノズルは、上記基板の回転中心に向けて処理液を噴射する角度で上記凹部の内面に開口形成されていることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
- 上記下部処理液用ノズルの処理液を噴射する角度は、基板の下面で反射した処理液が上記凹部内に滴下する範囲であることを特徴とする請求項５記載のスピン処理装置。
- 上記ノズルヘッドの上部には、上記基板の回転によって生じるこの基板の下面側の気流を上記凹部内へ導入する羽根が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
- 上記ノズルヘッドには、気体を上記基板の下面の回転中心に向けて噴射する気体用ノズルが上記凹部の内面に開口形成されていることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
- 上記回転体の上面側であって、上記保持機構に保持される基板の下面側には、上記回転体の上面側のほぼ全体を覆うとともに、上記ノズルヘッドの凹部に対向する部分に開口部が形成された乱流防止カバ−が設けられていて、この乱流防止カバーの上記開口部を形成した部分の周辺部には上記凹部内に入り込む遮蔽部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
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