JP4532014B2 - 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ながら洗浄処理した後、乾燥処理するためのスピン処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、半導体装置の製造過程においては、基板としての円盤状の半導体ウエハに回路パター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現像やエッチングなどの処理を行った後、洗浄及び乾燥処理が繰り返して行われることになる。
【0003】
上記基板に対する洗浄や乾燥などの処理を行な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する。このカップ体内には回転モータによって回転駆動される回転体が設けられている。この回転体の周辺部には周方向に所定間隔で複数の回転軸体が軸線を上記回転体の回転面に対して直交させて回転可能に設けられている。
【0004】
上記回転軸体の上端面にはクランプピンが偏心して突設され、このクランプピンには上記回転体の回転面に対して傾斜したテーパ状の受け面を有する支持部が一体的に設けられている。
【0005】
複数の回転軸体は駆動手段によって同一方向に回転駆動されるようになっている。したがって、上記基板の下面の周縁部を上記受け面に係合させた後、上記回転軸体を所定方向に回転させて上記クランプピンを偏心回転させれば、このクランプピンが基板の外周面に当接するから、基板を回転体に一体的にクランプすることができる。
【0006】
回転体にクランプされた基板に所定の処理を行なった後、上記回転軸体を先程の所定方向と逆方向に回転させることで、基板のクランプ状態を解除することができるから、処理された基板を回転体から取り出すことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数の回転軸体を所定方向に回転させて回転体に基板をクランプするとき、基板は下面の周縁部が複数の支持部の受け面を摺動しながら相対的に上昇し、外周面がクランクピンに係合する。
【0008】
しかしながら、基板の周縁部が上記受け面を上昇する際、各受け面と基板との間の摩擦抵抗に差があると、基板の周縁部が各受け面を移動(上昇)する時間に差が生じることになる。
【0009】
従来、上記基板は回転体の周方向に所定間隔で設けられた4〜6つの受け面で支持するようにしている。その場合、基板をクランプするために回転軸体を回転させたとき、回転体の径方向一端に位置する受け面に対して基板の径方向一端が引っ掛かり、その受け面に対して基板の移動量が0であるとすると、上記回転体の径方向他端においては、受け面(支持部)の数が多くなればなる程、基板の浮き上がり量が大きくなるということがある。
【0010】
たとえば、4つの受け面が回転体の周方向に90度間隔で設けられている場合、回転体の径方向一端に位置する1つの受け面の隣りに位置する受け面は、基板の直径方向において、直径の2分の1の位置(基板の中心と対応する位置)にあることになる。そのため、この位置、つまり引っかかり点と基板の径方向中心に対応する位置の受け面で基板を支えることになる。引っかかり点を通る基板直径を考えるとき、前記基板の径方向中心の受け面を結んだ線との交点と、引っかかり点の高さの差をaとすると、径方向他端での浮き上がり量は2倍の2aとなる。
【0011】
また、受け面が回転体の周方向に60度間隔で6つ設けられている場合には、径方向一端に位置する受け面の隣に位置する受け面は、基板の直径の4分の1の位置になる。そのため、この位置での基板の高さの差をaとすると、径方向他端での浮き上がり量は4倍の4aとなる。
【0012】
図4において、直線Xは受け面が4つの場合に、基板の径方向一端が受け面に引っ掛かり、浮き上がり量を0としたときの、径方向他端の浮き上がり量を示しており、直線Yは受け面が6つの場合に、基板の径方向一端の浮き上がり量が0のときの、径方向他端側の浮き上がり量を示している。
【0013】
このように、回転体に4つ又は6つの受け面を設けた場合、基板の径方向一端が受け面に引っ掛かってクランプ時の移動量が0になると、基板の径方向他端での浮き上がり量が2倍又は4倍に拡大され、その浮き上がり量がクランプピンの高さを超えてしまうことがある。その場合、クランプピンによって基板をクランプできなくなるということがある。
【0014】
基板が浮き上がっても、確実にクランプできるようにするためには、クランプピンを長くすればよい。しかしながら、クランプピンを長くすると、クランプ時に、クランプピンの基板の上面側に突出する寸法が大きくなる。それによって、基板の乾燥処理時に基板の上面から飛散する処理液がクランプピンに衝突して反射し、基板に再付着するということがあったり、基板を高速回転させることで生じる気流に乱れが生じるなどの悪影響を及ぼすため、実用的でない。
【0015】
この発明は、支持部に形成された受け面によって基板を支持するとともに、この基板をクランクピンでクランプする場合に、基板が受け面に引っ掛かったとしても、クランクピンを長くすることなく確実にクランプ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。
【0016】
【課題を解決するための手段】
瀬尾旧交1の発明は、円盤状の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120度間隔で偏心回転可能に設けられるとともに上記回転体の径方向内方に向かって低く傾斜し上記基板の下面の周縁部を支持する受け面を有する3つの支持部と、
上記回転体の周辺部に偏心回転可能に設けられ偏心回転することで上記基板の外周面に係合してこの基板をクランプする3つ若しくはそれ以上の数のクランプピンと
を具備したことを特徴とするスピン処理装置にある。
【0017】
請求項2の発明は、上記回転体の周辺部には回転軸体が回転可能に設けられ、この回転軸体の上端面の偏心位置に上記クランピン及びこのクランプピンと一体的に上記支持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。
【0020】
この発明によれば、受け面を有する支持部の数を3つとしたことで、基板の径方向一端が受け面に引っ掛かっても、径方向他端の浮き上がり量を受け面が4つや6つの場合に比べて小さくすることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。
【0022】
図1乃至図3はこの発明の第1の実施の形態を示し、図1に示すスピン処理装置は同図に鎖線で示すカップ体1を有する。このカップ体1の底部の径方向中心部には通孔2が穿設され、周辺部には複数の排出管1aが周方向に所定間隔で接続されている。
【0023】
上記通孔2には円筒状の動力伝達体3が設けられている。この動力伝達体3は駆動源としての制御モータ4によって回転駆動される。この制御モータ4は筒状の固定子5と、この固定子5内に回転可能に挿入された同じく筒状の回転子6とを有する。
【0024】
上記動力伝達体3は下端が上記回転子6の上端面に接合され、ねじ7によって固定されている。したがって、上記動力伝達体3は上記回転子6と一体に回転するようになっている。
【0025】
上記動力伝達体3のカップ体1内に突出した上端部には回転体11が取付けられている。この回転体11は円盤状をなした下板12と上板13とを接合してなり、これら下板12と上板13との中心部分には上記動力伝達体3の内部空間に連通する通孔14が形成されている。
【0026】
上記回転体11の上板13の周辺部の上面には、周方向に所定間隔、たとえば60度間隔で6つの支持筒部15が一体に突設されている。上記下板12の上記支持筒部15と対応する部分には通孔16が形成されている。
【0027】
上記支持筒部15と通孔16には、各々ブッシュ17a,17bが嵌着され、このブッシュ17a,17bには回転軸体18が回転可能に支持されている。この回転軸体18は、上記ブッシュ17a,17bに支持された軸部19と、この軸部19の上端部に一体形成された上記軸部19よりも大径な頭部20とを有する。
【0028】
図2と図3に示すように、6つの回転軸体18のうち、1つおきの3つの回転軸体18の頭部20の上端面には逆テーパ状のクランプピン21と受け面22aを有する支持部22とが一体形成されたクランプ部材23が上記回転軸体18の回転中心から偏心量eで偏心して設けられている。つまり、クランプピン21は受け面22aの上端に位置するよう設けられている。
【0029】
上記支持部22の受け面22aは回転体11の径方向中心に向かって低く傾斜しており、これら3つの受け面22aによって半導体ウエハなどの円盤状の基板Wの周縁部の下面が支持されるようになっている。
【0030】
残りの3つの回転軸体18の頭部20の上端面には、この回転軸体18の回転中心から偏心量eの位置に逆テーパ状のクランプピン21が突設されている。つまり、受け面22aを有する支持部22は回転体11の周方向に120度間隔で3つ設けられ、クランプピン21は周方向に60度間隔で6つ設けられている。
【0031】
クランピン21の数は6つに限定されず、3つ或いはそれ以上であればよく、回転体11にはクランピン21の数に応じた数の回転軸体18を設けるようにすればよい。
【0032】
基板Wの下面周縁部を上記支持部22の受け面22aに係合載置した状態で、各回転軸体18を図3に矢印で示す時計方向に回転させると、上記クランピン21と支持部22とが偏心回転する。
【0033】
それによって、クランピン21と支持部22とが基板Wの外周面に接近する方向へ偏心回転するから、基板Wの下面周辺部が支持部22の受け面22aを相対的に上昇する。
【0034】
基板Wの周縁部が受け面22aのほぼ上端まで上昇すると、図2に示すようにその外周面にクランピン21が係合する。それによって、基板Wは、3つの支持部22の受け面22aによって下面周辺部が支持された状態で、6つのクランプピン21によって回転体11に一体的にクランプされる。
【0035】
上記回転軸体18を図3に矢印で示す方向と逆方向である、反時計方向に回転させると、クランピン21が基板Wの外周面から離れるとともに、この基板Wの下面周辺部が支持部22の受け面22aに沿って相対的に下降する。それによって、基板Wの6つの回転軸体18によるクランプ状態が開放される。
【0036】
上記回転軸体18の軸部19は下端が回転体11の下面側に突出し、その突出端部には子歯車25が嵌着されている。各回転軸体18の軸部19に嵌着された子歯車25は親歯車26に噛合している。この親歯車26は上記動力伝達体3に軸受27を介して回転可能に保持されている。
【0037】
上記親歯車26は上記動力伝達体3の外周面に設けられたばね28によって所定の回転方向、たとえば反時計方向に付勢されている。それによって、子歯車25が時計方向に回転し、その回転に回転軸体18が連動してクランプピン21が偏心回転することで、基板Wは各クランプピン21によって回転体11に一体的にクランプされる。
【0038】
基板Wの保持状態を解除するには、上記親歯車26を図示しない解除機構によってばね28の付勢力に抗して時計方向に回転させる。具体的には、上記解除機構によって親歯車26が回転するのを阻止し、その状態で回転体11を制御モータ4によって反時計方向に回転させる。それによって、回転軸体18は反時計方向に回転するから、クランプピン21による基板Wの保持状態が解除されることになる。
【0039】
上記動力伝達体3の内部には保持筒31が挿通されている。この保持筒31の上端にはノズルヘッド32が取着されている。このノズルヘッド32には、回転体11に保持された基板Wの下面中心に向けて洗浄液を噴射する第1のノズル体33と、同じく窒素ガスなどの気体を噴射する第2のノズル体34とが設けられている。
【0040】
上記回転体11の上面及び外周面は乱流防止カバー35によって覆われている。この乱流防止カバー35は、回転体11に保持される基板Wの下面に対向する対向壁部36と、この対向壁部36の周縁部に垂設された周壁部37とを有し、回転体11と一体的に設けられている。
【0041】
上記対向壁部36には、第1、第2のノズル体33,34から噴射される洗浄液及び気体を基板Wの下面に到達させるための通孔38が形成されている。上記回転体11の上面に立設された6本の回転軸体18の頭部20は、上記乱流防止カバー35の対向壁部36に穿設された通孔41に露出している。
【0042】
また、回転体11の上方には、下面側と同様、基板Wに洗浄液を噴射する第3のノズル体及び乾燥気体を供給するクリーンユニット(ともに図示せず)が配設されている。
【0043】
基板Wを回転体11に保持し、この回転体11を数十〜数百r.p.mの低速度で回転させながら、基板Wの上面と下面とに洗浄液を供給する。洗浄液を所定時間供給したならば、その供給を停止し、ついで回転体11を1000r.p.m以上の高速度で回転させるとともに基板Wの下面の中心部分に気体を噴射する。
【0044】
それによって、基板Wの上下面に付着した洗浄液は、この基板Wが回転体11によって高速回転させられることで発生する遠心力と気流とによって基板Wの径方向外方へ流れ、その外周縁から飛散する。
【0045】
なお、基板Wの上下面の中心部に付着した洗浄液には遠心力が作用しないため除去され難いが、図示しないクリーンユニット及び第2のノズル体34から噴射される気体によって中心部から径方向外方へ押し流される。
【0046】
基板Wの中心部から押し流された洗浄液には遠心力が作用するから、その遠心力によって基板Wの周縁部から飛散する。基板Wの周縁から飛散した洗浄液と気体とが混合した流体はカップ体1の内周面に衝突し、その底部に接続された排出管1aへ吸引されて排出される。
【0047】
上記構成のスピン処理装置によれば、回転体11に6つの回転軸体18を設け、そのうちの3つの回転軸体18に受け面22aを有する支持部22及びクランプピン21を設け、残りの3つの回転軸体18にはクランプピン21だけを設けるようにした。
【0048】
そのため、回転体11に供給された基板Wは、下面の周縁部が周方向に120度間隔で受け面22aによって3点支持される。その状態で、回転軸体18を図3に矢印で示す時計方向に回転させると、基板Wの下面の周縁部が受け面22aを相対的に上昇し、この受け面22aの上端に設けられたクランピン21が外周面係合することで、クランプされることになる。
【0049】
クランプ時には、基板Wの下面の周縁部の径方向一端が3つの受け面22aのうちの1つに引っ掛かり、回転軸体18を回転させても、受け面22aを上昇しないことがある。その場合、基板Wの径方向一端を支点として他端が浮き上がることになる。
【0050】
基板Wの径方向他端の浮き上がり量は、基板Wが径方向一端の受け面22aにもっとも近い隣り合う受け面22aによって押し上げられることになる。図3に示すように、基板Wの径方向一端の受け面22aから、この受け面22aに最も近い隣り合う受け面22aまでの基板Wの径方向に沿う距離Lは、基板Wの直径の4分の3の位置になる。
【0051】
したがって、基板Wの直径の4分の3の位置Pでの基板Wの図3の紙面に垂直な高さ方向の差の量をaとすると、基板Wの径方向他端の浮き上がり量δは、
δ=a+(3/4)a
であるから、
δ=1.33a
となる。この場合の基板Wの浮き上がり状態を支点を0としてプロットしたものが図4の直線Zである。
【0052】
このように、受け面22aが3つの場合は、従来例で説明した6つの場合の浮き上がり量4aや4つの場合の浮き上がり量2aに比べて浮き上がり量を十分に小さくすることができるから、基板Wの浮き上がり量がクランプピン21の高さを越えてクランプできなくなるということが発生し難くなる。受け面22と基板Wの隙間は、(δ−a)となるので、受け面22aが3つの場合は、隙間0.33aとなり、従来の6つの場合の隙間3a、4つの場合の隙間aに比べて十分に小さい。
【0053】
図5と図6はこの発明の第2の実施の形態を示す。この第2の実施の形態は、第1の実施の形態と同様、回転体11の回転軸体18が周方向に60度間隔で6本設けられていて、各回転軸体11の上端面にはそれぞれクランピン21が回転軸体18の回転中心から偏心した位置に設けられている。
【0054】
6本の回転軸体18のうち、1本おきの3本の回転軸体11に設けられたクランピン21と対応する位置には保持部材45が設けられている。つまり、保持部材45はL字状をなしていて、その一辺を乱流防止カバー35の周壁部37に固着し、他辺を回転軸体18の頭部20の上面から回転体11の径方向内方に向けてほぼ水平に延出させている。保持部材45の他辺の先端部分は回転体11の径方向内方に向かって低く傾斜した受け面46に形成されている。
【0055】
なお、他の部分は第1の実施の形態に示されたスピン処理装置と同じ構成であり、同一部分には同一記号を付して説明を省略する。
【0056】
このような構成のスピン処理装置によれば、基板Wを支持する受け面46を有する保持部材45は、回転体11と一体的に設けられた乱流防止カバー35に固着されている。
【0057】
そのため、基板Wを受け面46に保持した後、回転軸体18を回転させてクランピン21によって上記基板Wをクランプする場合、受け面46は回転しないから、基板Wが受け面46をクランピン21とともに回転させてクランプする場合に比べ、基板Wが受け面46に引っ掛かる可能性を低減することができる。しかも、基板Wが受け面46と摺接しないから、パーティクルの発生や基板Wを損傷させるということを防止することができる。
【0058】
回転体11に供給された基板Wの位置が大きくずれている場合には、クランピン21を偏心回転させて基板Wをクランプするとき、基板Wの外周面の径方向の一部がクランピン21に押圧され、基板Wが受け面45上を移動することになるから、そのときに基板Wの径方向一端が受け面46に引っ掛かり、基板Wの径方向他端が浮き上がることがある。
【0059】
しかしながら、その場合、基板Wは回転体11の周方向に120度間隔で配置された3つの保持部材45の受け面46によって支持されているため、上記第1の実施の形態と同様、基板Wの径方向他端の浮き上がり量は、受け面46が4つ或いは6つの場合に比べて小さくなる。そのため、基板Wをクランプできなくなるということを防止することができる。
【0060】
なお、この第2の実施の形態において、クランプピン21の数は6つに限られず、基板Wをクランプすることができる3つ以上の数であればよい。
【0061】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、基板の下面周辺部を支持する受け面を有する支持部の数を3つとし、基板をクランプするクランプピンの数を3つ若しくはそれ以上とした。
【0062】
そのため、基板をクランプする際に、基板の径方向一端が受け面に引っ掛かっても、径方向他端の浮き上がり量を受け面が4つ或いは6つの場合に比べて小さくすることができるから、基板がクランプできなくなるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態を示す基板をクランプした状態のスピン処理装置の断面図。
【図2】回転軸体のクランプ部材が設けられた部分の側面図。
【図3】基板をクランプした状態を説明する平面図。
【図4】受け面の数と基板の浮き上がり量との関係を説明する図。
【図5】この発明の第2の実施の形態を示す基板をクランプした状態のスピン処理装置の断面図。
【図6】基板をクランプした状態を説明する平面図。
【符号の説明】
11…回転体
18…回転軸体
21…クランプピン
22…支持部
22a…受け面
W…基板
45…保持部材
46…受け面

Claims (2)

  1. 円盤状の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120度間隔で偏心回転可能に設けられるとともに上記回転体の径方向内方に向かって低く傾斜し上記基板の下面の周縁部を支持する受け面を有する3つの支持部と、
    上記回転体の周辺部に偏心回転可能に設けられ偏心回転することで上記基板の外周面に係合してこの基板をクランプする3つ若しくはそれ以上の数のクランプピンと
    を具備したことを特徴とするスピン処理装置。
  2. 上記回転体の周辺部には回転軸体が回転可能に設けられ、この回転軸体の上端面の偏心位置に上記クランピン及びこのクランプピンと一体的に上記支持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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