JP4671292B2 - Magnetic levitation rotation processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、容器内で被加工物を支持する円環状の回転板を浮上させ、しかも非接触状態で回転させながら被加工物の表面は勿論、被加工物を反転させることなく、裏面まで処理できる装置に関し、例えば、前記回転板上に半導体ウエハーなどを配置してその表面の塗布処理、洗浄処理あるいは乾燥する装置に関する。 The present invention floats an annular rotating plate that supports a workpiece in a container, and processes the surface of the workpiece to the back without inverting the workpiece as well as the surface of the workpiece while rotating in a non-contact state. For example, the present invention relates to an apparatus for disposing a semiconductor wafer or the like on the rotating plate and coating or cleaning or drying the surface thereof.
半導体やフォトマスクの製造工程においては、半導体ウエハーやガラス板などの被加工物の表面に処理液により薄膜を形成し、その薄膜に露光し、その後、エッチングまたは乾燥する一連の製造工程がある。この工程には回転軸上に固定された回転ヘッド部(被加工物支持板)の上面に被加工物である半導体ウエハーなどを支持し、これを高速で回転して遠心力を作用させで前記処理液を一様に広げるスピンコータなる基板回転処理装置が使用されている。 In the manufacturing process of a semiconductor or a photomask, there is a series of manufacturing processes in which a thin film is formed on a surface of a workpiece such as a semiconductor wafer or a glass plate with a treatment liquid, the thin film is exposed, and then etched or dried. In this process, a semiconductor wafer or the like as a workpiece is supported on the upper surface of a rotary head portion (workpiece support plate) fixed on the rotation shaft, and the above-described semiconductor wafer is rotated at high speed to apply centrifugal force. A substrate rotation processing apparatus that is a spin coater that uniformly spreads a processing solution is used.
従来のスピンコータは、例えば特開2000−68179号公報などに示されるように、カバー体の中央に軸受けを介して突出させた回転軸の上端に円板状の被加工物支持板を支持し、この回転軸を駆動モータで所定の高速回転させ、あるいは急に停止できるように構成している。 A conventional spin coater, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-68179, supports a disk-shaped workpiece support plate on the upper end of a rotating shaft that protrudes through a bearing at the center of the cover body, The rotary shaft is configured to be rotated at a predetermined high speed by a drive motor or to be suddenly stopped.
そして前記被加工物支持板上に半導体ウエハーなどの被加工物を支持させ、この支持板を高速(例えば4000rpm)で回転させながら前記半導体ウエハーなどの上面の中央部に噴霧ノズルを降下させて所定位置で停止させ、所定量の処理液を吐出して遠心力によってウエハーなどの表面に広げて薄膜を形成したり、あるいは洗浄したりしている。 A workpiece such as a semiconductor wafer is supported on the workpiece support plate, and a spray nozzle is lowered to the center of the upper surface of the semiconductor wafer or the like while rotating the support plate at a high speed (for example, 4000 rpm). The film is stopped at the position, and a predetermined amount of processing liquid is discharged and spread on the surface of a wafer or the like by centrifugal force to form a thin film or to be washed.
通常、前記被加工物支持板を飛散防止カバー内に包囲しており、所定の処理を終えて残った処理液は、この飛散防止カバーで捕獲されて下部より排出回収される。 Usually, the workpiece support plate is enclosed in a scattering prevention cover, and the processing liquid remaining after the predetermined processing is captured by the scattering prevention cover and discharged and recovered from the lower part.
このような薄膜形成工程は、薄膜への不純物の混入を避けるために「クリーンな環境」で行う必要があることから、密閉可能な容器内で噴霧と回転処理を行うように構成されている。しかし、容器はその下部の中央部に被加工物支持板を支持する回転軸を貫通させる必要があるために、その貫通部分に軸受け部材ないしシール部材を設けてカバーの下側の内外を遮断している。 Since such a thin film formation process needs to be performed in a “clean environment” in order to avoid contamination of impurities into the thin film, the thin film formation process is configured to perform spraying and rotation processing in a sealable container. However, since the container needs to pass through a rotating shaft that supports the workpiece support plate in the center of the lower part of the container, a bearing member or a seal member is provided in the penetrating portion to block the inside and outside of the lower side of the cover. ing.
(微細な粉末の発生)
しかし、従来のスピンコーターにおいては、回転軸が前記シール材と接触するためにこの部分から摩耗による異物が発生して密閉容器内のクリーンな環境を汚染するという欠点がある。このような装置上の問題が起因する異物の発生に伴う被加工物の汚染を完全に防止することができず、これに伴なって半導体ウエハーなどの製品の品質に影響を与えるこという問題があった。
(Generation of fine powder)
However, the conventional spin coater has a drawback in that since the rotating shaft comes into contact with the sealing material, foreign matters due to wear are generated from this portion and contaminate the clean environment in the sealed container. Contamination of the work piece due to the occurrence of foreign matter due to such problems on the apparatus cannot be completely prevented, and this causes a problem of affecting the quality of products such as semiconductor wafers. there were.
そこで本発明者は、前記密閉容器内に収容する回転板と駆動モータとの間の縁を切って自由回転状態とし、駆動モータ側に対して前記回転板を磁気浮上させ、更に磁気カップリングを利用して回転力を与えるように構成した装置を開発し、これを特願2005−363665号、特開2005−363676号として平成17年12月16日付で提案している(以下、先開発技術という)。 Therefore, the present inventor cuts the edge between the rotating plate accommodated in the sealed container and the drive motor to be in a freely rotating state, magnetically levitates the rotating plate with respect to the drive motor side, and further performs magnetic coupling. A device configured to apply a rotational force by using the same has been developed and proposed as Japanese Patent Application No. 2005-363665 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-363676 on December 16, 2005. Called).
具体的には、先開発技術は下記のように構成されている。
a)装置の上部構造である密閉容器の中に被加工物支持板(回転板)を収容すること、
b)この被加工物支持板の裏面の外周に磁気浮上用の永久磁石を配置し、この永久磁石の 内周側に回転駆動用の永久磁石を同心円状に配置すること、
c)前記密閉容器の外側の下方の位置に前記磁気浮上用の永久磁石に対向して、第二種超 電導体のバルクからなるピン止め体を配置すること、
d)前記ピン止め体を冷却する冷却手段を備えること、
e)前記冷却手段で前記ピン止め体を臨界温度以下「約マイナス240℃(30k)」に 冷却して、前記被加工物支持板の外側にリング状に配置した磁気浮上用の永久磁石に対 して、ピン止め力を発生させること、
f)前記密閉容器の外側の下方の位置に配置した前記回転駆動用の永久磁石に対向して回 転磁力を発生させる磁気カップリング装置を設けた
g)非接触式基板回転処理装置。
Specifically, the developed technology is configured as follows.
a) accommodating a workpiece support plate (rotary plate) in a closed container which is the upper structure of the apparatus;
b) A magnetic levitation permanent magnet is disposed on the outer periphery of the back surface of the workpiece support plate, and a rotational driving permanent magnet is concentrically disposed on the inner peripheral side of the permanent magnet.
c) Arranging a pinning body made of a bulk of the second type superconductor at a position below the outside of the sealed container, facing the permanent magnet for magnetic levitation,
d) comprising cooling means for cooling the pinning body;
e) The pinning body is cooled by the cooling means to below the critical temperature “about minus 240 ° C. (30 k)”, and is attached to a magnetic levitation permanent magnet arranged in a ring shape outside the workpiece support plate. Generating pinning force,
f) A non-contact type substrate rotation processing apparatus provided with a magnetic coupling device that generates a rotating magnetic force opposite to the rotational driving permanent magnet disposed at a lower position outside the sealed container.
1.先開発技術としての基板回転処理装置は、密閉容器の中に被加工物である半導体ウエハーなどを支持する回転板を、密閉容器内で非接触的に浮上させ、これを回転させながら載置された被加工物の表面を処理できるので、汚染物質が存在しない雰囲気内で精度の良い加工ができる点においてすぐれている。 1. The substrate rotation processing apparatus as a previously developed technology is placed in a sealed container that floats a rotating plate that supports a semiconductor wafer, which is a workpiece, in a sealed container in a non-contact manner and rotates it. Since the surface of the workpiece can be processed, it is excellent in that accurate processing can be performed in an atmosphere free from contaminants.
2.しかし、前記先開発技術は、被加工物である半導体ウエハーなどの上面(片面)しか処理などの加工することかできず、半導体ウエハーなどの裏面を処理するために、この工程とは別の工程を必要とするという制約がある。 2. However, the previously developed technology can process only the upper surface (single side) of a semiconductor wafer or the like, which is a workpiece, and is different from this step in order to process the back surface of a semiconductor wafer or the like. There is a restriction that it is necessary.
一方、近時、被加工物が大型化し、しかもこれの表・裏両面を処理する要求がされているが、前記装置は被加工物を裏返すことなく表裏両面処理の用途には適用できないという問題がある。 On the other hand, recently, there is a demand for processing the front and back both sides of the workpiece that has become larger, and the apparatus cannot be applied to both front and back side processing without turning the workpiece over. There is.
3.また、従来の基板回転処理装置は、回転板を磁気的に空気中に浮上させている関係で、これが一旦回転を開始すると機械的な抵抗がなく、円滑に回転する特性がある。 3. In addition, the conventional substrate rotation processing apparatus has a characteristic of rotating smoothly without any mechanical resistance once the rotation plate starts to rotate because the rotation plate is magnetically levitated in the air.
しかし、駆動軸に回転板を支持してこの駆動軸をモータで駆動する方式では普通に行なわれている回転軸にブレーキをかけて回転板の回転を低下させたり、また、短時間内に完全に停止させることが困難であり、従って、被加工物を回転板より迅速に取り出し、交換することができない。 However, in the method in which the drive shaft is supported by the drive shaft and this drive shaft is driven by a motor, the rotation shaft is braked to reduce the rotation of the rotation plate, or the rotation is completed within a short time. Therefore, it is difficult to take out the workpiece from the rotating plate quickly and replace it.
本発明は、前記先開発装置の課題である、被加工物であるウエハーなどの両面処理を同じ装置で同時に行うことができない点と、回転・停止の操作が容易にできない点を改善した非接触式回転加工装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has improved the non-contact point that the problems with the previously developed device, that is, the double-sided processing of a wafer, which is a workpiece, cannot be performed at the same time, and the rotation / stop operation cannot be easily performed. An object of the present invention is to provide a rotary machining apparatus.
前記目的を達成するための本発明に係る磁気式浮上回転処理装置は次のように構成されている。 In order to achieve the above object, a magnetic levitation rotation processing apparatus according to the present invention is configured as follows.
1)円環状の回転板と、該回転板の下方に配置され、該回転板を磁気浮上させるための環状に配置された超伝導体を有し、前記回転板の下面には前記超伝導体に対応して配置された浮上用永久磁石と、更に、前記回転板に設けた浮上用永久磁石の外周側に回転用の永久磁石あるいは強磁性鋼板と、該永久磁石あるいは強磁性鋼板などに対応して回転磁界コイルを配置し、前記回転板の永久磁石あるいは強磁性鋼板と前記回転磁界コイルとによって前記回転板を非接触状態で回転駆動するように構成したことを特徴としている。 1) An annular rotating plate, and a superconductor disposed below the rotating plate and arranged in an annular shape for magnetically levitating the rotating plate, and the superconductor on the lower surface of the rotating plate Corresponding to the permanent magnet for levitation, and the permanent magnet for rotation or the ferromagnetic steel plate on the outer peripheral side of the permanent magnet for levitation provided on the rotary plate, the permanent magnet or the ferromagnetic steel plate, etc. A rotating magnetic field coil is arranged, and the rotating plate is rotationally driven in a non-contact state by a permanent magnet or a ferromagnetic steel plate of the rotating plate and the rotating magnetic field coil.
前記浮上用永久磁石の外周側に設けた回転用の永久磁石あるいは強磁性鋼板は、平板状モータのロータ部分を構成するもので、永久磁石や強磁性体からなる鋼板や鉄芯を意味している。 The rotating permanent magnet or ferromagnetic steel plate provided on the outer peripheral side of the levitation permanent magnet constitutes the rotor portion of the flat motor, and means a steel plate or iron core made of a permanent magnet or a ferromagnetic material. Yes.
2)前記円環状の回転板を密閉容器内に収容すると共に該密閉容器の下方に前記超伝導バルクを配置し、前記密閉容器の一部の外周を環状に膨出して環状収容部を形成し、前記環状収容部に前記回転板を収容し、前記環状収容部の上下を挟み、前記回転板の回転用の永久磁石や強磁性鋼板に対応して回転磁界コイルを配置し、前記回転板と回転磁界コイルによってモータを構成したことを特徴としている。 2) The annular rotating plate is accommodated in a sealed container, the superconducting bulk is disposed below the sealed container, and a part of the sealed container bulges in an annular shape to form an annular accommodating portion. The rotating plate is accommodated in the annular accommodating portion, the upper and lower sides of the annular accommodating portion are sandwiched, and a rotating magnetic field coil is disposed corresponding to a permanent magnet or a ferromagnetic steel plate for rotating the rotating plate, and the rotating plate The motor is composed of a rotating magnetic field coil.
3)前記超伝導体を支持体上に支持し、該支持体を上下に移動させる移動装置に支持し、該移動装置を操作して前記容器に収容されている円環状の回転板に対して前記超伝導バルクによるピン止め効果を発生させるように構成したことを特徴としている。 3) Supporting the superconductor on a support, supporting the support on a moving device that moves the support up and down, and operating the moving device on an annular rotating plate accommodated in the container The pinning effect is generated by the superconducting bulk.
4)密閉容器内に収容された円環状の回転板の上側に処理液の噴霧ノズルを配置すると共に、該回転板の下側にも噴霧ノズルを配置し、前記回転板の上面に支持されている被加工物の上下両面より処理液を噴霧して被加工物物の両面処理を可能に構成したことを特徴としている。 4) A spray nozzle for the treatment liquid is disposed on the upper side of the annular rotating plate accommodated in the sealed container, and a spray nozzle is also disposed on the lower side of the rotating plate, and is supported on the upper surface of the rotating plate. A feature is that the processing liquid is sprayed from both the upper and lower surfaces of the workpiece to enable the double-side processing of the workpiece.
5)前記被加工物は、半導体ウエハーあるいはフォトマスク用基板などの板状体であり、処理液は前記被加工物の表面を処理する液体であることを特徴としている。 5) The workpiece is a plate-like body such as a semiconductor wafer or a photomask substrate, and the treatment liquid is a liquid for treating the surface of the workpiece.
本発明に係る磁気式浮上回転処理装置は、円環状の回転板(被加工物支持台)を磁気浮上させ、これに超伝導体によってピン止め効果を発生させ、更に前記回転板に設けた浮上用永久磁石の外周側に沿って回転力を発生させる永久磁石や強磁性鋼板と、この永久磁石あるいは強磁性鋼板に対応して配置された回転磁界コイルによって平板形モータを構成しており、前記回転板の外周部を非接触状態で回転駆動するように構成している。 The magnetic levitation rotation processing apparatus according to the present invention magnetically levitates an annular rotating plate (workpiece support), generates a pinning effect by a superconductor, and further levitates provided on the rotating plate. A plate motor is constituted by a permanent magnet or a ferromagnetic steel plate that generates a rotational force along the outer peripheral side of the permanent magnet for use, and a rotating magnetic field coil arranged corresponding to the permanent magnet or the ferromagnetic steel plate, The outer peripheral portion of the rotating plate is configured to be driven to rotate in a non-contact state.
従って、回転板の回転と、この回転の停止を迅速かつ正確に行うことが可能となる。
その上、回転板は円環状、つまりドーナツ形であるから、これの中央の開口部を利用して被加工物の裏側からでも処理液を噴霧することが可能である。
Therefore, the rotation of the rotating plate and the stop of the rotation can be performed quickly and accurately.
In addition, since the rotating plate has an annular shape, that is, a donut shape, the processing liquid can be sprayed from the back side of the workpiece using the central opening.
その結果、大型の被加工物を支持し、これを素早く回転させ、そして正確に停止させることができる。 As a result, a large workpiece can be supported, quickly rotated and stopped accurately.
そして、その上に裏面からも被加工物を反転させることなく、前記開口部を通じて処理液を噴霧するなどの各種の処理を行うことが可能である。従って、被加工物のの処理を効果的に行うことが可能となり、特に、半導体装置の精密な自動処理工程において有効に適用できる。 And it is possible to perform various processes, such as spraying a process liquid through the said opening part, without reversing a to-be-processed object from the back on it. Therefore, it is possible to effectively process the workpiece, and in particular, it can be effectively applied in a precise automatic processing process of a semiconductor device.
(実施例1)
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
Example 1
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係る磁気浮上装回転処理装置の最適な実施例である、「非接触式基板処理装置S」の要部を示す正断面図である。 FIG. 1 is a front sectional view showing an essential part of a “non-contact type substrate processing apparatus S”, which is an optimum embodiment of a magnetic levitation rotation processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
この非接触式基板処理装置Sは、円環状の板体(ドーナツ形の板)からなる回転板1を密閉容器2を含む部分からなる「上部構造U」と、超電導バルクを設けたピン止め体3などを含む部分からなる「下部構造D」の組合わせにより構成されている。なお、密閉容器2は回転板1上に被加工物wを挿入載置したり、また、取出す操作をするために被加工物wの供給口が設けられたり、上下に二つ割りに構成されている。回転板1を円環状に形成したことによって被加工物であるウエハーwの裏面からもスプレー処理や乾燥空気の噴射などの各種の処理を行うことができる。
The non-contact type substrate processing apparatus S includes a rotating plate 1 made of an annular plate (doughnut-shaped plate), an “upper structure U” made of a portion including a
前記回転板1は、全体として円環状で偏平なモータの回転子を形成し、開口部より被処理物の裏面側からも各種の処理ができるようにしている。この回転板1は図1〜図3に示すように、例えばアルミニウム合金などの非磁性材料を円環状にバランスを取って形成し、表面側に第1永久磁石1aを、その対応する裏面側に第2永久磁石1bと、この第2永久磁石1bの内周側に第3永久磁石1cをそれぞれ円周上に整列して配置している。
The rotary plate 1 forms an annular and flat motor rotor as a whole so that various processes can be performed from the back side of the object to be processed through the opening. As shown in FIGS. 1 to 3, the rotating plate 1 is formed by balancing a nonmagnetic material such as an aluminum alloy in an annular shape, and has a first
これらの永久磁石1a、1bは、回転板1の円周に沿って複数個の磁石片が極性を異ならせて円周上に配置したものであり、更に第3永久磁石1cは、1個の環状の磁石を配置して形成したものである。なお、本発明に係る装置の基本構成においては回転子として前記永久磁石1a、1bを使用しているが、これと同等な作用を奏する強磁性鋼板などに変更して使用することもできる。
These
そして前記回転板1の周面に、この回転板1の周縁を上下から挟んで断面コ字形の磁性鋼板からなる鉄心4cを使用した回転磁界コイル4a、4bが前記第1永久磁石1aと第2永久磁石1bに対応して設けられて回転磁界コイル4Aを構成している。そして前記回転磁界コイル4Aを固定子、回転板1を回転子とする平板型のモータを形成している。
Further, rotating magnetic field coils 4a and 4b using an
下部構造Dは、図4に示すように上部構造Uの前記回転板1を、超電導体を利用して磁気的に密閉容器2内の所定位置に浮上させるピン止め体3を含む装置である。
As shown in FIG. 4, the lower structure D is an apparatus including a pinning body 3 that magnetically floats the rotating plate 1 of the upper structure U to a predetermined position in the sealed
このピン止め体3は、図1及び図4に示すように、リング状に形成された銅などの熱伝導性に優れた材料からなる熱伝導体を環状に形成した冷却板5上に、第二種超電導体の成形体からなるバルク6(金属粉の成形物でこの例においてはコイン形である。)を所定間隔で配置して構成されている。なお、前記バルク6を、粉体を成形したものではなく、他の形式のものに変更して構成することもできる。
As shown in FIGS. 1 and 4, the pinning body 3 is formed on a
そしてこの冷却板5は平面的に環状に形成された真空断熱容器7内に収容され、断熱ブロック8を介して熱的に隔離して固定されている。そして真空断熱容器7は真空装置と連連結されて真空状態に保持されている。
The
また、前記環状の冷却板5には冷却装置(冷凍機)9が接続され、この冷却板5を介して前記バルク6を超電導性を発揮する温度(−240℃、30°k)に冷却するように構成されている。
A cooling device (refrigerator) 9 is connected to the
(ピン止め装置の上下移動装置)
前記真空断熱容器7は支持架台10(環状板)に支持され、例えばエアシリンダ装置やサーボモータなどを使用した上下移動装置11によって支持され、上昇・下降をするように構成されている。前記上下移動装置11は「ピン止め効果」を発揮する際に回転板1を密閉容器2内の所定の位置に磁気的に浮上させて保持する時に使用される。
(Pinning device vertical movement device)
The vacuum
前記回転板1の上面には、支持体14が設けられ、これによって被加工物としてウエハーwなどの周囲を複数点で支持するように構成されている。
A
また、前記密閉容器2は、この実施例においては容器下部2bと容器上部2aに分割可能に構成されて一体化されている。(しかし、一体化された容器の横面にドアを設け、このドアより被加工物を出入れすることもできる。)容器下部2bの中央にはシール部材12を介して下部ノズル13が上下に移動可能に支持され、これより処理液をウエハーwなどの下面の中央(設計によっては横移動も可)より供給するように構成されている。
Further, in this embodiment, the sealed
また、容器上部2a側には上部ノズル13aが上下移動可能に設けられ(あるいは斜め方向から進入する場合もある。)、これより処理液をウエハーwなどの上面に供給するように構成されている。なお、15はウエハーwなどを自動的に供給・排出するロボットアームを示している 。
Further, an
(特殊形状の容器の下部構造)
容器下部2bには円周方向に膨出部17が形成され、その内部に被加工物支持体である回転板1の外周部分を三方から包囲している。そしてこの膨出部17の上下を挟むように断面コ字形の磁性鋼板からなる鉄芯4cにコイル4aと4bを設けた回転磁界コイル4Aを形成して平板型モータの固定子を構成している。
(Substructure of specially shaped container)
A bulging
従って、回転板1(回転子)の外周部の両面に配置された永久磁石1a、1b(あるいは強磁性体からなる板材など)を両面から対面させるように密閉容器2のうちの容器下部2bの外周に形成された膨出部17が位置している。そしてこの膨出部17の両面に前記鉄芯4cとコイル4aと4bからなる回転磁界コイル4Aからなる固定子が配置され、前記回転板1を回転子とする偏平型モータを構成している。
Accordingly, the
前記回転板1を磁気的に浮上させるために「ピン止め効果」を発揮させる第二種超電導体からなるバルク6の材料は、イットリウム系(Y-Ba-Cu-O)、ガドリニウム系(Ga-Ba-Cu-O)、ネオジウム系(Nd-Ba-Cu-0)またはユーロピウム系(Eu-Ba-Cu-0)の酸化物を使用することができる。
The material of the
なお、バルク6の形状や配置は、回転板1の下面に設けた第3永久磁石1cに対向するものであれば、図5及び図4に示す構成に限定する必要はない。
Note that the shape and arrangement of the
この実施例においては、図4に示すように、密閉容器2の容器下部2bに形成された膨出部17の底面に支持体20を設け、また、円環状の回転板1の内周部の下面に前記支持体20と対面して接触する支持体21がそれぞれ設けられている。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, a
本発明にかかる磁気浮上回転処理装置Sを停止させ、前記回転板1が浮上しない静置状態では、前記支持体20、21を接触させて回転板1を容器下部12bに支持している。そして下記するピン止め効果を発揮する際に、前記支持体20と21との接触を絶ち、回転板1を磁気的に浮上させるように構成されている。
In the stationary state where the magnetic levitation rotation processing apparatus S according to the present invention is stopped and the rotating plate 1 is not levitated, the supporting
(回転板1の磁気的浮上動作について)
第二種超電導体を使用したバルク6によるピン止め効果については公知であるが、念のためこの作用にづいて説明する。
(Regarding the magnetic levitation operation of the rotating plate 1)
Although the pinning effect by the
〔第1の状態〕
回転板1に磁気的浮上力が作用していないので、図4の支持体20と21が接触して回転板1が支持されており、この回転板1の下面の永久磁石1cの下方にある距離(α)だけ離して第二種超電導体からなるバルク6を配置する。前記永久磁石1cから発生する磁束は、バルク6を通過している。
[First state]
Since the magnetic levitation force does not act on the rotating plate 1, the supporting
〔第2の状態〕
前記バルク(第二種超電導体の成形体)6を、真空断熱容器7内を真空状態にしながら冷却板5により臨界温度(−240℃)以下に冷却する。バルク6内においては、永久磁石1cから発する磁束が量子化されて、内部に存在する超電導部分に、あたかもピンで止めたかのように捕捉・保持されるという「ピンニング効果」が生じる。このとき、永久磁石1cとバルク6からなる系のポテンシャルエネルギーは安定状態となる。
[Second state]
The bulk (molded body of the second type superconductor) 6 is cooled to a critical temperature (−240 ° C.) or less by the
〔第3の状態〕
前記断熱容器7を支持している架台10(図1)を上下駆動装置11によって僅かに上昇させると、容器下部2bの膨出部17内の支持体20と、回転板1の開口部に設けてある支持体21との間の接触が断たれ、永久磁石1cが設けてある回転板1は、第二種超電導体からなるバルク6、つまり冷却板5を含む下部構造Dの距離はより離反するように上昇するため、前記回転板1とバルク6と冷却板5を含む下部構造Dの距離は、元の距離(α)より小さくなる。
[Third state]
When the gantry 10 (FIG. 1) supporting the
このことは、回転板1がピン止めされた位置から磁束がずれて系のポテンシャルエネルギーが不安定になることを意味する。そのため、ポテンシャルエネルギーを安定させる方向、つまり、前記第2の状態に戻るように回転板1の永久磁石1cには重力と反対の軸方向にピン止め力が生じるため、バルク6と永久磁石1cとの間の距離(α)の位置において永久磁石1c、即ち、回転板1が浮上することになる。
This means that the magnetic flux deviates from the position where the rotating plate 1 is pinned and the potential energy of the system becomes unstable. Therefore, a pinning force is generated in the axial direction opposite to gravity in the
このピン止め現象は、永久磁石1c、つまり回転板1が水平方向に移動した場合においても同様であり、系のポテンシャルエネルギーが安定する移動方向とは反対の径方向にピン止め力が生じる。
This pinning phenomenon is the same even when the
なお、前記所定の距離(α)は、永久磁石1cと第二種超電導体からなるバルク6の形状及び前記永久磁石の強さなどから一義的に定まるものである。
The predetermined distance (α) is uniquely determined from the shape of the
(回転体1の駆動について)
前記より回転体1が容器下部2b内の膨出部17の中間の位置に磁気の「ピン止め効果」によって浮上させられたならば、この回転板1の周縁部の永久磁石1a、1b部分(回転子として作用する部分)と前記膨出部17を挟んで配置されている回転磁界コイル4A(固定子)によって回転磁界を形成して回転体1を所定の回転速度で回転させる。
(About driving of rotating body 1)
As described above, if the rotating body 1 is lifted to the middle position of the bulging
この回転体1の回転中に前記上部ノズル13a及び下部ノズル13から同時あるいは別個に薄膜形成液あるいはエッチング液などの表面処理液を噴霧して回転体1上に支持されている被加工物であるウエハーwなどの表面を処理液によってエッチィング等の処理をして所定のパターンの半導体素子を形成することができる。
A workpiece to be supported on the rotating body 1 by spraying a surface treatment liquid such as a thin film forming solution or an etching solution simultaneously or separately from the
前記回転体1の回転数は、通常の加工においては200〜7000rpmであり、かなり高速の回転で処理が行なわれる。従って、この回転体1の半径と重量を考慮するとこの回転体1の回転慣性エネルギーはかなり大きく、短時間に停止させることは困難を伴う。 The rotational speed of the rotating body 1 is 200 to 7000 rpm in normal processing, and the processing is performed at a considerably high speed. Therefore, when the radius and weight of the rotating body 1 are taken into account, the rotational inertia energy of the rotating body 1 is considerably large, and it is difficult to stop the rotating body 1 in a short time.
また、この回転板1に特別にブレーキ装置を設けることは、真空密閉容器2内に塵埃を発生させる原因となるので、この回転体1の空気抵抗を利用した停止を待たざるを得ないことになる。
Further, providing a special brake device on the rotating plate 1 causes dust to be generated in the vacuum sealed
しかし、本発明の磁気的浮上回転処理装置Sにおいては、前記回転体1自体がモータの回転子を構成しているので、前記回転磁界コイル4Aの電流制御により、この回転板1を静粛に、かつ、迅速に停止させることが可能となる。
However, in the magnetically levitated rotation processing apparatus S of the present invention, since the rotating body 1 itself constitutes the rotor of the motor, the rotating plate 1 is quietly controlled by controlling the current of the rotating
以上の如く、本発明に係る磁気的浮上回転処理装置Sによれば、ウエハーwなどの被加工物を支持して回転する回転板1の外周部を、直接に電動モータの一部として利用するので、この回転板1の回転と停止の操作を極めて正確かつ効率的に行うことができ、半導体装置の製造工程を効率的に実施することができる。 As described above, according to the magnetic levitation rotation processing apparatus S according to the present invention, the outer peripheral portion of the rotating plate 1 that rotates while supporting the workpiece such as the wafer w is directly used as a part of the electric motor. Therefore, the operation of rotating and stopping the rotating plate 1 can be performed extremely accurately and efficiently, and the semiconductor device manufacturing process can be efficiently performed.
(実施例2)
図6は、本発明の第2の実施例に係る磁気浮上回転処理装置の要部を示している。
(Example 2)
FIG. 6 shows a main part of a magnetic levitation rotation processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
周面が円筒状の密閉容器20の内部に円環状の回転板21が配置され、その下方にピン止め体22が配置されている。また、前記回転板21の周面の下方に回転用永久磁石23が環状に設けられ、その内側に浮上用の永久磁石24が前記磁石23と同心状に設けられている。そして前記永久磁石23の下面に回転磁界コイル26が配置され、このコイル26と永久磁石23とで薄形のモータを構成している。
An annular
ピン止め体22は熱伝導が良好な金属材料、例えば、銅などを円板状に形成した伝熱板27の上面に図5に示すような第二種超電導体をコイン形に成形したバルク28(超電導体)を所定間隔で配置し、裏面に熱伝導柱31を介して冷凍機32と接続し、前記バルク28を超電導を発揮する超低温に冷却するように構成している。
The pinning
前記ピン止め体22は、全体が真空容器33内に収容されて断熱効果を与え、更にその内部を超低温状態に保持するようになっている。そして前記伝熱板27と真空容器33と密閉容器20を通過して下部ノズル34が設けられ、更に回転板21の上面側にも上部ノズル35が設けられている。
The entire pinning
前記構成を持つ磁気浮上回転処理装置にピン止め効果を発揮させるためには、密閉容器20の底部に回転板21を支持させる構造と、前記ピン止め体22を上下に移動させる機構が必要であるが、これらの構造については前記実施例1で採用した装置あるいはこれを改良した装置を使用することができる。
In order for the magnetic levitation rotation processing apparatus having the above configuration to exhibit the pinning effect, a structure for supporting the
この実施例2においては、密閉容器20の底部の周縁部に偏平モータ用の永久磁石23と回転磁界コイル26を対向配置していることから、実施例1の密閉容器2の下部に形成した膨出部17を形成することがなく、そのために密閉容器20内に回転板21を配置と固定が容易であり、また、密閉容器20の構造を単純にすることができる。
In the second embodiment, since the flat motor
(実施例3)
図6は、本発明の第3の実施例に係る磁気浮上回転処理装置の要部を示しており、この装置は第2の実施例の構造の一部の変形である。
(Example 3)
FIG. 6 shows a main part of a magnetic levitation rotation processing apparatus according to a third embodiment of the present invention, which is a modification of a part of the structure of the second embodiment.
第2の実施例においては偏平モータの駆動部を構成する永久磁石23と回転磁界コイル26を密閉容器20の底部において対向させているが、この第3の実施例においては密閉容器20の底部の周壁の部分で対向せたものである。
In the second embodiment, the
図6に示した装置の場合は、回転体21の浮上用磁力Mに対して永久磁石23と回転磁界コイル26との間に発生する磁力mが前記磁力Mを減殺して回転板21の浮上力を弱める方向、つまり縦方向に作用するが、この実施例3の場合は回転体21の周縁方向に磁力線を発生することから、回転磁界コイル26aが回転板21の浮上用の磁力Mを弱める方向に磁力が作用しない点が優れている。
In the case of the apparatus shown in FIG. 6, the magnetic force m generated between the
S 磁気浮上回転処理装置
1 円環状の回転板 1a 第1永久磁石 1b 第2永久磁石
1c 第3永久磁石 2 真空密閉容器 3 ピン止め体
4A 回転磁界コイル 4a,4b 回転磁界コイル 4c 鉄芯
5 冷却板 6 バルク(粉体を圧縮したものに限定されない、第二種超電導体) 7 真空断熱容器 8 断熱ブロック 9 冷却装置 10 架台
11 上下駆動装置 12 シール材 13 下部ノズル
13a 上部ノズル 15 ロボットアーム
17 容器の膨出部 20、21 支持体
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