JP4521091B2 - 複数の媒体用ノズルによって複数の媒体を射出する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の媒体用ノズルで複数の媒体を射出する装置に関する。
【０００２】
このタイプの媒体用ノズルは、例えば、半導体ウェハ（例えば、シリコンウェハ）のようなディスク状の物品の処理の際に、用いられている。また、、これらの媒体用ノズルは、フラットスクリーン（フラット・パネル・ディスプレイ）の製造中に、これらの処理の際に、用いられ得る。この場合、これらの媒体用ノズルは、特別に形成されたノズルであってもよく、あるいは、単に、ダクトの、開いた注ぎ口であってもよい。
【０００３】
媒体用アームとは、曲がっていても、真っ直ぐであることもある実質的に剛性のアームであってもよい。媒体用ノズルに通じるダクトは、媒体用アームの外側で案内されるか、あるいは、媒体用アームが例えばパイプであるときは、媒体用アームの内側で案内されることができる。
【０００４】
複数の媒体用ノズルを通って射出される媒体は、液体、例えば、合成樹脂溶液（例えばフォトレジスト）、洗浄剤、腐蝕剤又は溶剤、しかし又ガス、例えば空気又は純窒素であってもよい。このような媒体は、半導体ウェハの処理のために用いられる。処理は、例えば、被覆、腐蝕及び／又は洗浄であり得る。ガスの使用の場合には、これは乾燥のためである。アルコール（例えばイソプレパノール）の蒸気は、ガスと混ぜ合わされることができる。
【０００５】
回動とは、複数の媒体用アームが回転軸（回動軸）に対し或る角度で取着されているときの回転運動と理解されたい。単数の媒体用アームの端部に取着された単数の媒体用ノズルは、かくて、円軌道を描く。このノズルの動きは静止位置と作動位置との間でなされる。あるいは、ノズルは、スイッチの入れられた状態（媒体が流れる）で、２つの反転位置の間で往復動される。
【０００６】
更に、本発明は、少なくとも２つの媒体によって１つのディスク状の物品を処理し、ディスク状の物品を保持する支持体を具備し、このような装置が用いられるユニットに関する。２つの媒体は代わる代わる塗布される。第１の媒体は洗浄液であり、第２の媒体は乾燥ガスであることができる。
【０００７】
【従来の技術】
US 5,089,305は、２つ又はそれより多い媒体を特に回転形の半導体ウェハに塗布することができるこのような複数の装置の種々のタイプを記載している。
【０００８】
US 5,089,305に記載の１つのユニットには、２つのノズルを有する１つの媒体用アームはリニアモータによって動かされる。このユニットの欠点は、１つの媒体が塗布され、塗布の間に、他の媒体のノズルから滴が漏れるとき、この滴が不都合にも半導体ウェハの表面を濡らすことである。このことは、最悪の場合に、ウェハの破壊、又はウェハの上にある構造体の破壊に繋がることがある。
【０００９】
US 5,089,305に記載の他のユニットでは、この問題は、複数の媒体用ノズルが別々の媒体用アームに取着されていることによって、解決される。複数の媒体用アームは静止位置から作動位置へ回動される。このユニットの欠点は、各媒体用アームのために、スペース及び特別な駆動機構を用いる必要があるときことである。
【００１０】
US 5,089,305の第３のユニットは、種々の媒体用アームを静止位置（準備位置）から取り出すことができ、これらの媒体用ノズルを互いに別々に作動位置にもたらすことができる唯一の媒体用アームを規定している。媒体用アームは２つのリニアモータによって動かされるか、あるいは、関節腕として作られていることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
いずれの場合でも、駆動機構は多くのスペースを必要とし、非常に高価である。更に、複数の媒体用ノズルを静止位置から取り出すためのスムーズな操作のために、ユニットの極めて正確な調節が必要である。このことは追加のコストを必然的に伴う。
【００１２】
従って、本発明の課題は、複数の媒体を時間的な順番に種々のノズルから射出することができ、滴下の問題を解決し、更に、出来る限り少ない機械的又は技術的コストを必然的に伴う装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、各々の媒体用ノズルが夫々の媒体用アームにある、複数の媒体用ノズルから２つ又はそれより多い媒体を射出する装置であって、媒体用アーム用の各懸架装置を具備し、複数の媒体用ノズルが互いに別々に同一の軸線を中心として回動運動を実行することができる装置によって解決される。
【００１４】
各媒体用ノズルから媒体（ガス又は液体）が射出されることができる。媒体用アームは各媒体用ノズルに割り当てられている。その目的は、或る媒体用ノズルが作動していない（媒体が流れていない）とき、この媒体用ノズルが静止位置にあることができることが保証されていることができるためである。
【００１５】
各々の媒体用アーム用の各々の懸架装置によって、媒体用アームを互いに別々に動かすことができることが保証される。懸架は、複数の媒体用アームの回動運動（回転運動）を共通の回転軸線（回動軸線）を中心として実行することができるように、なされなければならない。
【００１６】
この最も一般的な実施の形態では、各媒体用アームは自身の駆動ユニット（モータ）を有することができる。
【００１７】
従来技術に対する本発明の本質的な利点は、複数の不要な媒体用ノズルが静止位置に留まることができるが、しかし、その時々に割り当てられた媒体用アームにしっかりと取り付けられており、かくして、装置が僅かなスペースしか必要としないこと、である。
【００１８】
複数の媒体用アームが、使用後に、他の媒体用アームの作用領域から取り除かれる必要がないように、或る実施の形態では、媒体用アームは、回動運動を実行するために、共通の軸線に回転自在に取り付けられている。それ故に、これらの媒体用アームは回動運動の最中に互いに妨げない。
【００１９】
或る実施の形態は、回動運動を実行し、すべての媒体用アームに共通に割り当てられている駆動ユニットと、１つ又は複数の回動されるべき媒体用アームを選択し、複数の動かされるべき媒体用アーム又は１つの動かされるべき媒体用アームを駆動ユニットと接続して、この駆動ユニットのトルクを１つの媒体用アームに伝達するカップリングと、を具備すること、を規定している。
【００２０】
今や駆動部が作動すると、カップリングによって駆動部と結合されている媒体用アームのみが動かされる。この場合、理論的には、例えば４つの媒体用アームのうちの２つが同時に動かされ、回動されることもできる。
【００２１】
駆動ユニットは、通常、モータ、すなわち、圧力媒体用モータ（液圧式モータ）又は電動モータ（例えばステップモータ）であるだろう。駆動は多かれ少なかれ直接に又は１つの歯車装置によってなされることができる。駆動部は往復動を引き起こすことができなければならない。
【００２２】
１つの媒体用アームは静止位置と作動位置との間で回動され、あるいは、スイッチオンされた状態（媒体が流される）では、２つの反転位置の間で往復動される。回動範囲は１０°乃至１８０°の角度を含むことができる。
【００２３】
或る実施の形態では、複数の媒体用アームは同一のシャフトに位置している複数のハブに取り付けられている。これらの媒体用アームは、トルクをシャフトからハブに伝達するために、シャフトを１つ又は複数のハブに接続するカップリングを有する。
【００２４】
複数の媒体用アームの静止状態では、ハブはシャフトに回転自在であり、かくて、シャフトが回転するとき、シャフトと共に回転されない。ハブがカップリングによってシャフトと接続されると、ハブはシャフトと共に回転し、シャフトに取り付けられた媒体用アームは相応に回動される。
【００２５】
他の実施の形態では、複数のカップリングは、シャフトに取り付けられているばねと、このばねが係合することができる先である、１つのハブにつき少なくとも１つのキー溝とからなり、ばねは、軸方向でのシャフトの移動によって、移動されることができて、ばねは、動かされるべき媒体用アームを有するハブの、そのキー溝に係合することができる。
【００２６】
この場合、ばねは常に１つのハブのキー溝にのみ係合することができるので、常に１つのハブのみがシャフトによって回転され、従ってまた、１つの媒体用アームのみが駆動される。一方の駆動用アームから他方の駆動用アームへの変換は静止位置でのみなされることができる。何故ならば、そうでないとき、ばねは、ハブのキー溝に係合することができないからである。静止位置では、ばねは、シャフトの、軸線に沿っての昇降、すなわち移動によって、移動され、かくて、ハブの所望のキー溝に係合し、かくて、駆動ユニットはシャフト及びハブによって媒体用アームに結合する。
【００２７】
この場合、駆動ユニットが軸方向に共に回転されるべきでないとき、シャフトは駆動部の回転部分に取着されて、軸方向に沿ってのシャフトの移動の際に、駆動装置はシャフトと共に移動されない。
【００２８】
このことは、例えば、スプラインシャフトのハブ（又は内歯車付きのハブ）と軸方向に移動可能に接続されているスプラインシャフト（又はセレーテッド・シャフト）の、その形状を有するシャフトによって、なされることができる。今やスプラインシャフトのハブが駆動ユニットによって駆動されると、トルクは、シャフトに対するハブの軸方向位置に関係なく、スプラインシャフトに伝達される。
【００２９】
シャフトが、媒体用アームの数に対応する数の位置を占めることができる空気式装置によって、軸方向に移動されてなる他の実施の形態が提案されている。
【００３０】
シャフトが、複数の媒体用アームが位置している複数のハブを駆動する、実施の形態とは異なり、他の実施の形態では、駆動ユニットはカムを駆動し、このカムに係合することができるカップリングは各媒体用アームに割り当てられている。
【００３１】
カップリングは、必要に応じて、カムを、回転可能に取り付けられている媒体用アームと接続することができる。この実施の形態では、媒体用アームのうちの２つ又はそれより多くが同時に動かされることができる。動かされる媒体用アームは、同時の回動の際に、互いに平行のままである。
【００３２】
或る実施の形態では、カムは、複数の媒体用アームが回転自在に取着されている軸に平行にかつこの軸から間隔をあけて位置しているストリップである。このストリップはこの軸を中心として回転運動を実行することができる。カップリングは、この場合、ピンに割り当てられておりストリップにある孔に係合するピンであってよいし、あるいは、ストリップを両側で囲むフォークであってもよい。
このようなカップリングの駆動は空気式で又は電磁石によってなされることができる。
【００３３】
本発明の他の部分は、１つのディスク状の物品を媒体で処理する前記複数の装置の少なくとも１つを有するユニットである。このユニットは、ディスク状の物品を保持する支持体を有する。
【００３４】
複数のディスク状の物品は例えば半導体ウェハ（例えばシリコンからなる）であることができる。処理に用いられる複数の媒体は、液体、例えば合成樹脂溶液（例えばフォトレジスト）、洗浄剤、腐蝕剤又は溶剤、しかし又、空気や純窒素のようなガスであってもよい。
【００３５】
支持体は真空用支持体又はベルヌーイの原理に基づく支持体であってもよい。
【００３６】
ユニットの或る実施の形態では、複数の媒体用ノズルの流出口は、支持体の、ディスク状の物品に向いている平坦面に対し実質的に直角方向に向けられている。「実質的に直角方向」とは、ここでは、＋／― ４５°の範囲を含むのである。この整列は、特に、或る液体が層流となって低圧下で媒体用ノズルから流出するときに、重要である。
【００３７】
他の実施の形態は、ユニットが、支持体を（及び、これと共に、この上にあるディスク状の物品）を回転させるための手段を有すること、を規定している。液体が物品の表面に塗布されるとき、液体は物品の縁部から振り落とされる。
【００３８】
或る実施の形態では、支持体の回転軸線は、支持体の回動軸線に対し実質的に平行である。
【００３９】
本発明の複数の他の詳細、特徴及び利点は、複数の図面に示された、本発明の実施の形態の、以下の記述から明らかである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。参照符号２は、複数の媒体用アーム１０，２０及び３０の複数のノズルから射出されるべき媒体が塗布される先であるディスク状の物品（ウェハ）を示す。矢印Ｈは、処理中の、軸線Ｚ’を中心としたウェハの回転運動方向を示す。この回動軸線Ｚ’は、複数の媒体用アームが回動されるときの中心となる回動軸線Ｚに平行である。
【００４１】
前記複数の媒体用アーム１０，２０及び３０は、これらが回動されることができるときの中心となる垂直軸線Ｚに対し実質的に直角に延び、かつ、この垂直軸線から離間して、複数のハブ１１，２１及び３１に取り付けられている。換言すれば、これらの媒体用アームは、水平方向に延びるように取り付けられている。２つの媒体用アーム１０及び３０は図１では静止位置（準備位置）にある。真ん中の媒体用アーム２０の静止位置２０ｓは点線で示されている。静止位置では、３つの媒体用アームは平行に重なり合っている。
【００４２】
３つの媒体用アーム１０，２０及び３０の各々は、パイプとして作られている。運ばれるべき媒体は直接にこのパイプの中か、あるいは、パイプに挿入されたダクトの中を案内されることができる。複数の媒体用アームは、射出側で、複数のエルボ（曲折部）１７，２７，３７によって９０°に下に曲げられている。これによって、複数のノズル１５，２５，３５は垂直方向に下方に向いている。ノズルから流出した媒体は、かくて、処理されるディスクの表面にぶつかる。
【００４３】
複数のノズル１５，２５，３５とディスク２との間隔が同じであることを、３つの媒体用アームすべてに対して保証するために、各媒体用アームの複数の端部分１８，２８又は３８（すなわち、エルボとノズルとの間の垂直部分）は異なった長さを有しなければならない。これに応じて、下方の媒体用アーム１０の端部分１８は、真ん中の媒体用アームの端部分２８よりも短くて、この端部分２８は同様に上方の媒体用アームの端部分３８よりも短い。
【００４４】
複数の媒体用アームが自らの回動運動中に互いに妨げないように、複数のエルボは、回動軸線Ｚから以下のように互いに対応した間隔を回動軸線Ｚに対して有している。すなわち、下方の媒体用アームのエルボ１７は、真ん中の媒体用アームのエルボ２５よりも軸線Ｚに近く、上方の媒体用アームのエルボ３７はエルボ２５よりも軸線から更に離れている。
【００４５】
複数のノズルが回動軸線Ｚに対し直角の同一平面に位置し、この軸線Ｚから種々の間隔に位置しているので、これらのノズルは、複数の媒体用アームが回動されるときに、矢印Ｄ，Ｅ及びＦによって示されるように、同心円のアーチに沿って案内される。
【００４６】
複数の媒体がウェハの同一の点にぶつかることが必要であるとき、複数のノズルは対応して向けられなければならない。このことは、下方の媒体用アームのエルボ１７が９０°より少なく（例えば８０°）曲げられ、上方の媒体用アームのエルボ３７が９０°より大きく（例えば１００°）曲げられる（図示せず）ことによって、なされ得る。
【００４７】
複数の媒体用アームが取り付けられている複数のハブ１１，２１及び３１は、重ね合っており、同一の軸線Ｚを有する。軸方向に可動であるシャフト４０が、これらのハブの所に配置されている。このシャフトの移動方向は矢印Ｃによって示されている。
【００４８】
これらのハブは、外側に取着された軸受（図示せず）によって、共通のハウジング（図示せず）内に保持されている。ハウジングは、媒体用アームの動きを妨げないように、適切な開口部を有する。
【００４９】
各ハブ１１，２１又は３１は、内側にハブのキー溝１２，２２又は３２を有する（図２）。複数の媒体用アームが静止位置にあるとき、これらハブのキー溝は整列している。
【００５０】
シャフト４０には、ばね４２が取り付けられている。すなわち、このばねは、シャフトのキー溝に押し込まれている。ばね４２は、ハブのキー溝１２，２２又は３２の各々に係合することができる。ばねはシャフトから所望のハブへのトルクの伝達に用いられる。ばね４２の移動は、シャフト４０の軸方向の移動（矢印Ｃ方向の移動）によってなされる。このことは３つの位置を取り得る空気式シリンダによってなされることができる（図示せず）。Ｃ方向での移動中に、シャフト４０がハブの内側と接触しないように、ガイドエレメント４５（図２では断面していない）がシャフトの上端に取着されている。
【００５１】
前記ハブのキー溝１２，２２、３２は、すべての媒体用アームが静止位置にあるときにのみ整列しているので、この位置においてのみシャフト４０の（これと共にばね４２の）移動が可能である。
図２及び図３では、このばね４２は、真ん中のハブ２１のキー溝２２に係合している（静止位置がここでは示されている）状態が示されている。今、シャフト４０が或る角度回転されると（図１の矢印Ｇ方向）、真ん中の媒体アーム２０は、図１に示されるように、同じ角度だけ回動される（矢印Ｅ方向）。この媒体アーム２０の動作位置は固定されることも、媒体が射出される間、媒体用アーム２０は２つの転換点の間で往復動されることもできる。
【００５２】
前記シャフト４０は、このシャフトに押し込められたスプラインシャフト用ハブ４３を介して、スプラインシャフト５２によって駆動される。このスプラインシャフト５２は接続部５１によってモータ５０に接続されている。このシャフト４０の領域４１は、シャフトが移動されるとき、シャフト内でスプラインシャフト５２に余地を与えるために、中空である。シャフト４０が軸方向に移動するとき、複数のハブ１１，２１及び３１に対するスプラインシャフト５２の相対位置は変わらない。このことによって、複数のハブが収容されているハウジング（図示せず）と、モータ５０とを、互いに動かないように結合された複数のエレメント（例えば共通の複数の支持プレート）に取り付けることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】３つの媒体用アームを有する、本発明に係わる実施の形態の斜視略図である。
【図２】この実施の形態の機構の一部分の、図３のＡ―Ａに沿った縦断面図である。
【図３】この実施の形態の機構の一部分の、図2のＢ―Ｂに沿った横断面図である。
【符号の説明】
１ 射出装置
２ 物品
１０ 媒体用アーム
１５ 媒体用ノズル
２０ 媒体用アーム
３０ 媒体用アーム
３５ 媒体用ノズル
Ｚ 軸線

Claims (12)

1. 各々の媒体用ノズル（１５、２５、３５）が夫々の媒体用アーム（１０、２０、３０）に設けられ、複数の媒体用ノズル（１５、２５、３５）から複数の媒体を射出する装置（１）であって、複数の媒体用ノズルが互いに別々に同一の軸線（Ｚ）を中心として回転運動（Ｄ、Ｅ、Ｆ）を行うことができるように媒体用アームを支持する懸架装置（１１、２１、３１）を具備する装置において、
   前記媒体用アームは、回動運動を実行すべく、共通軸線（Ｚ）上に回動自在に取り付けられていて、回転運動を行うときに互いの回動運動が妨げられないことを特徴とする装置。
2. すべての媒体用アーム（１０、２０、３０）に共通に割り当てられており、回動運動を実行するための駆動ユニット（５０）と、１つ又は複数の回動されるべき媒体用アームを選択し、前記複数の動かされるべき媒体用アーム又は前記１つの動かされるべき媒体用アームを前記駆動ユニットと接続して、この駆動ユニットのトルクを前記１つの媒体用アームに伝達するカップリングと、を具備する請求項１に記載の装置。
3. 前記複数の媒体用アームは同一のシャフト（４０）に配置されて位置している複数のハブ（１１、２１、３１）に取り付けられており、複数のカップリングは、トルクを前記シャフトから前記１つのハブに伝達するために、前記シャフトを１つ又は複数のハブに接続する、請求項２に記載の装置。
4. 前記カップリングは、前記シャフトに取り付けられているばね（４２）と、このばねが係合することができる先である、１つのハブにつき少なくとも１つのキー溝（１２、２２、３２）とからなり、前記ばねは、軸方向（Ｃ）での前記シャフトの移動によって、移動されることができて、前記ばねは、動かされるべき媒体用アームを有する前記ハブの、そのキー溝に係合することができる、請求項３に記載の装置。
5. 前記シャフトは駆動部の回転部分（５２）に取付けられており、軸方向での前記シャフトの移動の際に、前記駆動部が移動されない、請求項４に記載の装置。
6. 前記シャフトは、前記媒体用アームの数に対応する数の位置を占めることができる空気式装置によって、軸方向に移動される、請求項４に記載の装置。
7. 前記駆動ユニットはカムを駆動し、このカムに係合することができるカップリングは各媒体用アームに割り当てられている、請求項２に記載の装置。
8. 前記カムは、前記複数の媒体用アームが回転自在に取着ざれている軸に平行にかつこの軸から間隔をあけて位置しているストリップであり、このストリップは前記軸を中心として回転運動を実行することができる、請求項７に記載の装置。
9. １つのディスク状の物品（２）を媒体で処理する請求項１乃至８のいずれか１つに記載の装置の少なくとも１つを有し、このディスク状の物品を保持する支持体を具備するユニット。
10. 複数の媒体用ノズル（１５、２５、３５）の流出口は、支持体の、ディスク状の物品に向いている平坦面に対し実質的に直角方向に向けられている、請求項９に記載のユニット。
11. 前記支持体を回転させるための手段を具備する、請求項１０に記載のユニット。
12. 前記支持体の回転軸線（Ｚ’）は複数の媒体用アームの回動軸線（Ｚ）に対し実質的に平行である、請求項１１に記載のユニット。

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