JP4482245B2

JP4482245B2 - スピン処理装置

Info

Publication number: JP4482245B2
Application number: JP2001101741A
Authority: JP
Inventors: 謙二郎佐藤
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002299308A

Description

【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１３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１７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２１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３１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４３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４１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７４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７４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２１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６１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７１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０．５ｍｍ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２１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６２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

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。
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。