JPH0637003A

JPH0637003A - 処理装置

Info

Publication number: JPH0637003A
Application number: JP21373392A
Authority: JP
Inventors: Kiyohisa Tateyama; 清久立山
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JP2814167B2

Abstract

(57)【要約】【目的】回転保持手段の始動加速時及び停止減速時に
おいても被処理体の保持を安定させ、かつ、被処理体の
裏面への処理液の侵入を防止する。【構成】ウエハＷを保持するスピンチャック１に、吸
着保持機構１０と補助保持機構１５を形成する。吸着保
持機構１０をスピンチャック１に設けられたＮ2ガス供
給通路３を通ってウエハＷの裏面側に供給されるＮ2 ガ
スによる負圧を利用する機構にて形成する。補助保持機
構１５を、スピンチャック１に対して回転可能に配設さ
れると共に、正逆回転方向にスプリング１７の弾性力を
付勢した回転体１６と、スピンチャック１に揺動可能に
枢着されると共に、一端が回転体１６に回転及び摺動可
能に係合され、他端にウエハＷの押圧部１９ａ，１９ｂ
を有する保持体１８とで構成する。これにより、スピン
チャック１の始動加速時及び停止減速時においてもウエ
ハＷを確実に保持することができ、ウエハＷの処理中に
おいて、ウエハＷの裏面への処理液の侵入を防止するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体ウエハ
等の被処理体を回転保持しつつ処理する処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の処理装置として、被処理
体例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）を水平に
保持して回転させ、ウエハの表面に処理液（洗浄液）を
供給すると共に、例えばナイロンやモヘヤ等にて形成さ
れるブラシをウエハの表面に押し当てて表面の粒子汚染
物を除去する処理装置が知られている。

【０００３】また、ウエハを保持する手段として、ウエ
ハの外周縁を３本以上の挾持爪で挾持するグリップチャ
ック方式のものが採用されており、このグリップチャッ
ク方式として、例えば特公平３−９６０７号公報に記載
の構造のものが知られている。この特公平３−９６０７
号公報に記載の技術は、処理室内に突設される回転軸を
筒状回転軸にて形成し、この筒状回転軸内に相対回転又
は相対移動可能に爪駆動軸を貫通し、この爪駆動軸の突
設側に可動爪操作リンクを介して可動爪を連結してな
る。そして、筒状駆動軸と爪駆動軸との間に付勢手段を
掛止すると共に、付勢手段に対向して設けられた可動爪
解除手段により爪駆動軸を介してウエハを挾持・解放す
るように構成されている。

【０００４】また、別のウエハの保持手段として、保持
されるウエハの回転中心方向へ可動するチャック部に錘
を連結し、スピンチャックの回転により錘が受ける遠心
力を利用してチャック部を移動して、ウエハを固定する
ものが知られている（実公昭６１−５２９７４号公報参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者す
なわちグリップチャック方式のものでは、保持されるウ
エハの裏面に処理液侵入防止用の気体（例えば窒素（Ｎ
2 ）ガス）を供給して両面処理を可能とすることができ
るが、筒状駆動軸内に爪駆動軸を貫通する２重軸構造で
あり、しかも、筒状駆動軸と爪駆動軸との間に付勢手段
を掛止すると共に、付勢手段に対向して設けられた可動
爪解除手段により爪駆動軸を介して半導体ウエハを挾持
・解放する構造であるため、構造が複雑になると共に、
２系統の駆動源が必要となるので、装置全体が大型にな
るという問題があった。

【０００６】また、後者すなわち遠心力を利用する構造
のものにおいては、前者に比して構造を簡単にすること
ができるが、遠心力を利用するため、高速回転時におい
てはウエハを安定した状態で保持することができるが、
スピンチャックの始動加速時や停止減速時においては、
チャック部の移動量が少なくなりウエハを安定した状態
で保持することができないという問題があった。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、回転保持手段の始動加速時及び停止減速時において
も被処理体の保持を安定させ、かつ、被処理体の裏面へ
の処理液の侵入を防止するようにした処理装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の処理装置は、被処理体を回転保持手段に
て保持すると共に、被処理体の表面に処理液を供給して
処理する処理装置を前提とし、上記回転保持手段に、上
記被処理体の保持面側に向って供給される気体による負
圧を利用して被処理体を保持する吸着保持機構と、回転
保持手段の始動加速時及び停止減速時に作動して上記被
処理体を保持する補助保持機構とを具備してなるもので
ある。

【０００９】この発明において、上記補助保持機構は上
記回転保持手段の始動加速時及び停止減速時に作動して
被処理体を保持するものであれば、その構造は任意のも
のでよいが、好ましくは補助保持機構を、回転保持手段
に対して回転可能に配設されると共に、正逆回転方向に
弾性力を付勢した回転体と、上記回転保持手段に揺動可
能に枢着されると共に、一端が上記回転体に回転及び摺
動可能に係合され、かつ、他端に被処理体の押圧部を有
する保持体とで構成する方がよい。

【００１０】

【作用】上記のように構成されるこの発明の処理装置に
よれば、回転保持手段に、被処理体の保持面側に向って
供給される気体による負圧を利用して被処理体を保持す
る吸着保持機構と、回転保持手段の始動加速時及び停止
減速時に作動して被処理体を保持する補助保持機構とを
具備することにより、回転保持手段の始動時に補助保持
機構が作動して被処理体を保持することができ、一定の
速度で回転する低速回転時には吸着保持機構による負圧
吸着によって被処理体を保持することができると共に、
被処理体の裏面への処理液の侵入を防止することがで
き、そして、回転保持手段の停止時には、再び補助保持
機構が作動して被処理体を保持することができる。した
がって、被処理体は処理される際、常時安定した状態で
保持される。

【００１１】また、補助保持機構を、回転保持手段に対
して回転可能に配設されると共に、正逆回転方向に弾性
力を付勢した回転体と、回転保持手段に揺動可能に枢着
されると共に、一端が回転体に回転及び摺動可能に係合
され、かつ、他端に被処理体の押圧部を有する保持体と
で構成することにより、回転保持手段の始動加速時及び
停止減速時における回転軸の速度変化が保持体に伝達さ
れて、保持体により被処理体を安定した状態で保持する
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。この実施例では、この発明の処理装置
を半導体ウエハの洗浄処理装置に適用した場合について
説明する。

【００１３】上記半導体ウエハの洗浄処理装置は、図１
ないし図４に示すように、被処理体である半導体ウエハ
Ｗ（以下にウエハという）を水平状態に保持する回転保
持手段であるスピンチャック１と、このスピンチャック
１にて保持されるウエハＷの上面に向けて処理液すなわ
ち洗浄液を噴射してウエハＷの表面に付着する粒子汚染
物を洗浄除去するためのジェットノズル７と、洗浄液を
供給してウエハＷの表面を擦りながら付着する粒子汚染
物を洗浄除去するディスクブラシ２とで主要部が構成さ
れている。なお、更に超音波洗浄用ノズルをも付加して
もよい。

【００１４】スピンチャック１は、図示しない駆動モー
タによって回転される中空円筒状の回転軸４の上端部に
水平に連結する回転板５と、この回転板５上にウエハＷ
を水平状態に保持する吸着保持機構１０と、スピンチャ
ック１の始動加速時及び停止減速時にウエハＷを保持す
る補助保持機構１５とで構成されており、回転軸４の中
空部には、洗浄処理液侵入防止用気体（Ｎ2 ガス）の供
給通路３が設けられている。

【００１５】上記吸着保持機構１０は、スピンチャック
１の定速回転時及び停止時にウエハＷを保持する機構
で、回転板５の周辺に適宜間隔をおいて立設される保持
爪１１上に載置されるウエハＷの裏面側に生じる負圧を
利用してウエハＷを水平保持するものである。すなわ
ち、Ｎ2 ガス供給通路３から回転板５に設けられた通路
５ａを介してＮ2 ガスを供給することにより生じる負圧
によってウエハＷを吸着保持するものである。

【００１６】上記補助保持機構１５は、回転軸４に固定
される回転部４ａの外周にベアリング４ｂを介在して回
転可能に配設される回転体１６と、この回転体１６を正
逆回転の中立位置に弾性力を付勢するスプリング１７
と、回転軸側に揺動可能に枢着されると共に、一端が回
転体１６に回転及び摺動可能に係合され、かつ、他端に
２つのウエハＷの押圧部１９ａ，１９ｂを有する保持体
１８とで構成されている。

【００１７】この場合、回転板５の下部に配設される回
転体１６の上面には、回転中心と同心状の円弧状溝１６
ａが設けられており、この円弧状溝１６ａ内に、回転板
５を貫通する基点ピン１２が突入され、そして、基点ピ
ン１２の両側にスプリング１７が縮設されている。した
がって、スプリング１７の弾性力によって回転体１６の
正逆回転の中立位置が維持されている。

【００１８】保持体１８は、回転板５に垂設される支点
ピン１３に枢着される水平方向に揺動可能な板部材にて
形成されている。この保持体１８の一端すなわち回転中
心側の端部にスリット１８ａが設けられており、このス
リット１８ａ内に回転体１６から突設されるピン１４が
回転及び摺動可能に係合されている。また、保持体１８
の外周側の他端部には、ウエハＷの側端面に当接係合す
る２つの押圧部１９ａ，１９ｂが起立されている。この
押圧部１９ａ，１９ｂは回転板５の外周部に設けられた
円弧状ガイド穴５ｂ内に遊嵌されている。このように構
成される保持体１８は、回転板５の周方向に１２０度の
間隔をおいて取付けられている。

【００１９】上記ディスクブラシ２は、スピンチャック
１の側方に配設される操作アーム６の先端部の下面に回
転（自転及び公転）可能に装着される円盤２ａの下面に
多数植設される例えばナイロンあるいはモヘヤ等にて形
成されている。このディスクブラシ２は、図示しない駆
動手段によって駆動する操作アーム６によってスピンチ
ャック１の回転板５上に回転（θ）移動すると共に、垂
直方向（Ｚ）に移動するように構成されており、待機中
にブラシ洗浄器８によって洗浄されるようになってい
る。

【００２０】一方、ジェットノズル７は、図１に示すよ
うに、スピンチャック１に関してディスクブラシ２と対
向する側に配設されており、操作機構９によって垂直方
向（Ｚ）及び水平方向（Ｘ）に移動可能なアーム７ａの
先端部に装着されている。このジェットノズル７は、使
用時にウエハＷの上面に移動して図示しない洗浄液供給
源から供給される洗浄液をウエハＷ面に散布し得るよう
になっている。

【００２１】上記のように構成されるこの発明の処理装
置において、ウエハＷを洗浄処理する場合には、まず、
図示しないフォーク状のウエハ搬送アームにて搬送され
るウエハＷを保持爪１１のフランジ部１１ａ上に仮載置
した後、ウエハ搬送アームを下方に移動させてスピンチ
ャック１から後退させる。次に、Ｎ2 ガス供給源から回
転軸４のＮ2 ガス供給通路３内にＮ2 ガスを供給する
と、Ｎ2 ガスはＮ2 ガス供給通路３から通路５ａを通っ
てウエハＷの裏面側に供給されて外周方向に流れるの
で、ウエハＷの裏面側にベルヌーイ効果によって負圧が
生じ、この負圧によってウエハＷはスピンチャック１側
に吸着保持される。この状態で、回転軸４を回転する
と、停止時には回転板５の半径方向に位置していた保持
体１８が、図２に示すように、保持体１８の回転軸側端
部が慣性により回転方向（反時計方向）と反対方向に移
動すると共に、反時計方向に回転して、一方の押圧部１
９ａがウエハＷの側端部に当接係合し、ウエハＷを保持
する。そして、回転軸４の回転速度が一定に達すると上
記慣性作用は減少し、スプリング１７の付勢力によって
保持体１８は中立位置に戻り、押圧部１９ａによるウエ
ハＷの保持は解かれるが、前述した吸着保持機構１０に
よってウエハＷは吸着保持されている。

【００２２】上記のようにしてウエハＷを水平保持した
状態で、図示しない駆動モータが駆動して回転軸４を回
転してウエハＷを水平回転する。そして、ディスクブラ
シ２あるいはジェットノズル７をウエハＷの上方に移動
すると共に、ジェットノズル７からウエハＷの表面に洗
浄液を散布し、ディスクブラシ２によってウエハＷの表
面を擦りながら洗浄し表面に付着する粒子汚染物等を除
去する。この洗浄は、ジェットノズル７から洗浄液を散
布するジェット洗浄単独で行ってもよく、ディスクブラ
シ２近傍に洗浄液を供給しつつ洗浄するブラシ洗浄単独
で行ってもよく、また、両者を交互に行う、同時に行う
など、被処理体の種類や洗浄状態に応じて、種々変更設
定して行うようにしてもよい。このとき、ウエハＷの裏
面側にはＮ2 ガスが供給されており、しかも外周方向に
向って流れているので、洗浄液はウエハＷの裏面に回り
込む虞れはない。

【００２３】また、回転軸４を停止する際に回転軸４の
速度が減速すると、図３に示すように、保持体１８は慣
性により回転軸側端部が回転方向に移動すると共に、時
計方向に回転して、他方の押圧部１９ｂがウエハＷの側
端部に当接係合するので、ウエハＷを保持することがで
きる。

【００２４】上記のように、スピンチャック１の停止時
には、スプリングの付勢力によって保持体１８は中立位
置に維持され、スピンチャック１の始動加速時には、保
持体１８の回転軸側端部が回転方向と反対方向に移動し
て一方の押圧部１９ａによってウエハＷを保持すること
ができる。そして、スピンチャック１が定速回転状態に
あるときは、回転体１６がスプリングの付勢力によって
中立位置に戻り、保持体１８の押圧部＊による保持は解
除され、ウエハＷはＮ2 ガスによる負圧によって吸着保
持される。また、スピンチャック１の停止減速時には、
保持体１８の回転軸側端部が回転方向に移動して他方の
押圧部１９ｂによってウエハＷを保持することができ
る。したがって、スピンチャック１の始動加速時及び停
止減速時においてもウエハＷを確実に保持することがで
きるので、ウエハＷを常に安定した状態で保持すること
ができ、処理作業能率の向上を図ることができる。な
お、急激な加速・減速時においても、その時の慣性力は
より大きなものとなるので、確実にウエハＷを保持する
ことができる。

【００２５】なお、上記実施例では、保持体１８が３箇
所に配設される場合について説明したが、必ずしも保持
体１８の数は３個である必要はなく、少なくとも３箇所
に配設されていればよい。

【００２６】上記のように構成されるこの発明の処理装
置は、図１に示すような単独の半導体ウエハの洗浄装置
として使用される他、後述する半導体ウエハの塗布現像
装置等に組込まれて使用される。

【００２７】上記半導体ウエハの塗布現像装置は、図５
に示すように、ウエハＷに種々の処理を施す処理機構が
配置された処理機構ユニット３０と、処理機構ユニット
３０にウエハＷを自動的に搬入・搬出する搬入・搬出機
構２０とで主要部が構成されている。

【００２８】搬入・搬出機構２０は、処理前のウエハＷ
を収納するウエハキャリア２１と、処理後のウエハＷを
収納するウエハキャリア２２と、ウエハＷを吸着保持す
るア−ム２３と、このア−ム２３をＸ，Ｙ（水平），Ｚ
（垂直）及びθ（回転）方向に移動させる移動機構２４
と、ウエハＷがアライメントされかつ処理機構ユニット
３０との間でウエハＷの受け渡しがなされるアライメン
トステージ２５とを備えている。

【００２９】処理機構ユニット３０には、アライメント
ステージ２５よりＸ方向に形成された搬送路３１に沿っ
て移動自在に搬送機構３２が設けられており、この搬送
機構３２にはＹ，Ｚ及びθ方向に移動自在にメインアー
ム３３が設けられている。搬送路３１の一方の側には、
ウエハＷとレジスト膜との密着性を向上させるためのア
ドヒージョン処理を行うアドヒージョン処理機構３４
と、ウエハＷに塗布されたレジスト中に残存する溶剤を
加熱蒸発させるためのプリベーク機構３５と、加熱処理
されたウエハＷを冷却する冷却機構３６とが配置されて
いる。搬送路３１の他方の側にはウエハＷの表面にレジ
ストを塗布する処理液塗布機構３７と、ウエハＷの表面
に付着する粒子汚染物等を洗浄処理する洗浄処理装置３
８（この発明の処理装置）とが配置されている。

【００３０】以上のように構成される半導体ウエハ塗布
現像装置において、まず、処理前のウエハＷは、搬入・
搬出機構２０のア−ム２３によってウエハキャリア２１
から搬出されてアライメントステージ２５上に載置され
る。次いで、アライメントステージ２５上のウエハＷ
は、搬送機構３２のメインアーム３３に保持されて、各
処理機構３４〜３８へと搬送されて適宜処理後に洗浄処
理が施される。そして、処理後のウエハＷはメインアー
ム３３によってアライメントステージ２５に戻され、更
にア−ム２３により搬送されてウエハキャリア２２に収
納される。

【００３１】上記実施例では被処理体が半導体ウエハの
場合について説明したが、被処理体は必ずしも半導体ウ
エハに限られるものではなく、例えばＬＣＤ基板あるい
はプリント基板、フォトマスク、セラミック基板、コン
パクトディスクなどについて同様に洗浄等の処理を施す
ものについても適用できるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の処理
装置によれば、上記のように構成されているので、以下
のような効果が得られる。

【００３３】１）請求項１記載の処理装置によれば、回
転保持手段に、被処理体の保持面側に向って供給される
気体による負圧を利用して被処理体を保持する吸着保持
機構と、回転保持手段の始動加速時及び停止減速時に作
動して被処理体を保持する補助保持機構とを具備するの
で、回転保持手段の定速回転時の他に、回転保持手段の
始動加速時及び停止減速時においても被処理体を確実に
保持することができ、被処理体の処理を安定した状態で
行うことができる。また、処理中に被処理体の裏面への
処理液の侵入を防止することができる。

【００３４】２）請求項２記載の処理装置によれば、補
助保持機構を、回転保持手段に対して回転可能に配設さ
れると共に、正逆回転方向に弾性力を付勢した回転体
と、回転保持手段に揺動可能に枢着されると共に、一端
が回転体に回転及び摺動可能に係合され、かつ、他端に
被処理体の押圧部を有する保持体とで構成するので、回
転保持手段の始動加速時及び停止減速時における回転軸
の速度変化を確実に保持体に伝達することができ、更に
被処理体の保持を確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の処理装置の一例を示す概略斜視図で
ある。

【図２】この発明の処理装置の始動加速状態を示す概略
平面図である。

【図３】この発明の処理装置の停止減速状態を示す概略
平面図である。

【図４】この発明の処理装置の要部を示す断面側面図で
ある。

【図５】この発明の処理装置を半導体ウエハ塗布現像装
置に適用した状態の全体を示す平面図である。

【符号の説明】

１スピンチャック（回転保持手段）３Ｎ2 ガス供給通路４回転軸１０吸着保持機構１１保持爪１２基点ピン１３支点ピン１４ピン１５補助保持機構１６回転体１７スプリング１８保持体１８ａスリット１９ａ，１９ｂ押圧部Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を回転保持手段にて保持すると
共に、被処理体の表面に処理液を供給して処理する処理
装置において、上記回転保持手段に、上記被処理体の保持面側に向って
供給される気体による負圧を利用して被処理体を保持す
る吸着保持機構と、回転保持手段の始動加速時及び停止
減速時に作動して上記被処理体を保持する補助保持機構
とを具備してなることを特徴とする処理装置。
【請求項２】補助保持機構を、回転保持手段に対して
回転可能に配設されると共に、正逆回転方向に弾性力を
付勢した回転体と、上記回転保持手段に揺動可能に枢着
されると共に、一端が上記回転体に回転及び摺動可能に
係合され、かつ、他端に被処理体の押圧部を有する保持
体とで構成してなることを特徴とする請求項１記載の処
理装置。