JPH10303169A - スピン処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は被処理物を回転させて洗浄処理す
る場合、周速度の差によって洗浄むらが生じないスピン
処理装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 被処理物６を回転させて処理液により処
理するスピン処理装置において、カップ体１と、上記被
処理物を保持するとともに上記カップ体の内部に回転自
在に配置された回転体５と、この回転体を回転駆動する
モ−タ９と、上記カップ体の上方に設けられ上記被処理
物に対して上記処理液を噴射するノズル体３１と、この
ノズル体を上記被処理物の径方向に沿って揺動駆動する
水平ア−ム３３と、上記ノズル体が上記被処理物の径方
向に沿って揺動する速度を制御する制御装置６６とを具
備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は被処理物を高速回
転させながら処理液で処理するスピン処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶製造装置や半導体製造装置
においては、液晶用ガラス基板や半導体ウエハなどの被
処理物を高い清浄度で洗浄して乾燥させるということが
要求される工程がある。上記被処理物を洗浄して乾燥さ
せるためには、この被処理物を高速回転させながら純水
などの処理液を噴射して洗浄し、ついで処理液を噴射さ
せずに高速回転させることで乾燥させるということが行
われる。

【０００３】このような処理を行うためにスピン処理装
置が用いられている。スピン処理装置はカップ体を有す
る。このカップ体の内部には回転駆動される回転体が設
けられている。この回転体の上面側には上記被処理物が
保持される。上記カップ体の上方には上記被処理物に向
けて処理液を噴射するノズル体が駆動手段によって上記
被処理物の径方向に沿って揺動駆動されるように設けら
れている。

【０００４】したがって、上記ノズル体から処理液を噴
射させながらこのノズル体を、回転駆動される被処理物
の径方向に沿って揺動させることで、この被処理物の上
面全体を処理液によって洗浄などの処理をすることがで
きる。

【０００５】たとえば、被処理物を薬液で洗浄処理する
場合、その薬液による洗浄後、同じく処理液としての純
水を噴射してリンス処理し、ついで処理液を供給しない
状態で上記被処理物を高速回転させることで、リンス処
理された被処理物を乾燥処理するということが行われ
る。

【０００６】ところで、従来、上記ノズル体を被処理物
の径方向に沿って揺動させる場合、その揺動速度は等速
度で行われていた。ノズル体を等速度で揺動させると、
被処理物の径方向中心部分と周辺部分とでは上記ノズル
体から噴射される処理液による単位面積当たりの処理時
間が異なってしまうということがある。

【０００７】つまり、回転駆動される被処理物は、径方
向中心部分の周速度よりも周辺部分の周速度の方が大き
くなる。そのため、上記ノズル体を被処理物の径方向に
沿って等速度で揺動させると、上記ノズル体による単位
面積当たりの洗浄時間が径方向中心部分に比べて周辺部
分の方が短くなる。その結果、被処理物の径方向中心部
分と周辺部分との洗浄状態にむらが生じるということが
あった。つまり、被処理物は、径方向中心部分は比較的
良好に洗浄されるものの、周辺部分は洗浄状態が劣ると
いうことがあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、ノズル体
を被処理物の径方向に沿って揺動させて上記被処理物を
洗浄する場合、従来は上記ノズル体の揺動速度を被処理
物の径方向に沿って一定にしていた。そのため、上記被
処理物は径方向中心部分と周辺部分とで洗浄状態にむら
が生じるということがあった。

【０００９】この発明の目的は、ノズル体を揺動させて
回転する被処理物を洗浄する場合、この被処理物の被処
理面を全体にわたって均一に洗浄することができるよう
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、被処
理物を回転させて処理液により処理するスピン処理装置
において、カップ体と、上記被処理物を保持するととも
に上記カップ体の内部に回転自在に配置された回転体
と、この回転体を回転駆動する回転駆動手段と、上記カ
ップ体の上方に設けられ上記被処理物に対して上記処理
液を噴射するノズル体と、このノズル体を上記被処理物
の径方向に沿って揺動駆動する揺動駆動手段と、上記ノ
ズル体が上記被処理物の径方向に沿って揺動する速度を
制御する制御手段とを具備したことを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記制御手段は、上記ノズル体の揺動速度が上記被
処理物の径方向周辺部分よりも中心部分で速くなるよう
制御することを特徴とする。

【００１２】請求項１と請求項２の発明によれば、ノズ
ル体の揺動速度を被処理物の径方向周辺部分よりも中心
部分で速くなるよう制御することで、被処理物の径方向
中心部分と周辺部分とにおける単位面積当たりの処理時
間をほぼ同じにすることができるから、被処理物の被処
理面を全体にわたってほぼ同じ状態に処理することがで
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照して説明する。図１に示すこの発明の実施の
形態のスピン処理装置はカップ体１を備えている。この
カップ体１は、上面が開放した有底状の下カップ１ａ
と、この下カップ１ａの上端に着脱自在に保持された上
カップ１ｂと、この上カップ１ｂの内面側にねじ２によ
って着脱自在に取付けられた中カップ１ｃとからなる。

【００１４】上記下カップ１ａの底部中心部には通孔３
が形成されている。この通孔３には回転軸４が挿通され
ている。この回転軸４の上記カップ体１内に突出した上
端は回転体５の下面に取付けられている。この回転体５
の上面には液晶用ガラス基板などの被処理物６の下面を
支持する複数の支持ピン７と、上記被処理物６の外周面
に係合する複数の係合ピン８とが設けられている。

【００１５】上記通孔３から下カップ１ａの外部に突出
した上記回転軸４の下端部は第１のモ−タ９の回転軸９
ａに連結されている。したがって、上記第１のモ−タ９
が作動すれば、上記回転体５が上記被処理物６とともに
回転駆動されるようになっている。

【００１６】上記第１のモ−タ９は第１の取付板１１に
取付けられている。この第１の取付板１１は第１のシリ
ンダ１２によって上下駆動されるようになっている。上
記第１の取付板１１が上昇方向に駆動されれば、上記回
転体５が図１に鎖線で示すように一体的に上昇する。そ
れによって、上記回転体５に対して被処理物６を図示し
ないロボットなどで着脱できる。

【００１７】上記第１の取付板１１の上面には、上記回
転軸４を軸受１２を介して回転自在に支持した支持体１
３が設けられている。この支持体１３の上面には支持脚
１４が立設されている。この支持脚１４は上記通孔３か
ら上記下カップ１ａ内に突出し、その上端には上記通孔
３を覆うカバ−１５が取付けられている。このカバ−１
５は上記回転体５の上下動に連動する。したがって、上
記回転体５が上昇したときでも、上記カバ−１５は上記
通孔３を覆っている。

【００１８】上記カバ−１５は径方向中心から周辺部に
向かって低く傾斜した傾斜面に形成されている。したが
って、上記カバ−１５の上面に滴下した洗浄液はその傾
斜面に沿って流れて下カップ１ａに滴下する。下カップ
１ａの底部周辺部には複数の排出管１６が接続されてい
て、下カップ１ａに滴下した洗浄液を排出するようにな
っている。

【００１９】上記回転体１１に保持される被処理物６の
上面側には、この被処理物６の上面を処理するための複
数、この実施形態では一対のノズル体３１が配置されて
いる。このノズル体３１は揺動機構３２によって上記被
処理物６の径方向に沿って揺動駆動されるようになって
いる。

【００２０】つまり、揺動機構３２は円筒状の水平ア−
ム３３を有する。この水平ア−ム３３の先端部には図２
に示すようにブッシュ３４が嵌合固定され、このブッシ
ュ３４には取付板３５が取付けられている。この取付板
３５には一対の支軸３６が上記取付板３５の板面に対し
て垂直に突設されていて、これら支軸３６に上記一対の
ノズル体３１が傾斜角度の調整自在に取付けられてい
る。

【００２１】つまり、上記ノズル体３１は図２と図３に
示すようにブラケット３７に取付けられている。このブ
ラケット３７の上部には上記支軸３６に挿着される取付
孔３８が形成されている。上記ブラケット３７には上記
取付孔３８に連通するすり割り３９が形成され、このす
り割り３９を上記ブラケット３７の上端に螺合された締
め付けねじ４１によって変形させることで、上記ブラケ
ット３７を上記支軸３６に対して所定の傾斜角度で固定
できるようになっている。

【００２２】上記ブラケット３７には図４（ｂ）に示す
ようにノズル本体４２がねじ５３によって取付け固定さ
れている。このねじ５３は上記ブラケット３７に形成さ
れた長孔３７ａを介して上記ノズル本体４２に螺合され
ている。上記ノズル本体４２には図４（ａ）に示すよう
に上下方向に貫通した通孔４４が穿設され、下端部には
ノズル口体４５が上記通孔４４に螺合されている。

【００２３】上記通孔４４の軸方向中途部には段部４６
ａが形成され、この段部４６ａにはＯリング４６ｂを介
して振動板４７が周辺部を液密に接合させている。それ
によって、上記振動板４７の下面側に後述するように洗
浄液が供給されるチャンバ４４ａが形成されている。こ
のチャンバ４４ａは容積を小さくするために内径寸法、
つまり通孔４４の内径寸法が小さく設定されている。

【００２４】上記振動板４７の上面側には筒状の絶縁体
４８ａと、この絶縁体４８ａに外嵌された同じく筒状の
第１の電極４８ｂと、上記絶縁体４８ａの内部に収容さ
れたばねからなる第２の電極４８ｃとが設けられてい
る。

【００２５】上記通孔４４の上部側からは上部ブッシュ
４８が螺合され、押え板５０ａによって保持されてい
る。この上部ブッシュ４８は上記絶縁体４８ａ、第１の
電極４８ｂおよび絶縁体４８ａ内に設けられ上記第２の
電極４８ｃに接触した導電コマ４８ｄとを押圧し、これ
らを上記通孔４４内に保持している。上記上部ブッシュ
４８の外周面と通孔４４の内周面との間には、これらの
間の液密を確保するためのＯリング５０ｂが設けられて
いる。

【００２６】上記振動板４７の上面にはこの振動板４７
と同じ大きさの超音波振動子４９が取着され、この超音
波振動子４９に設けられた一対の電極（図示せず）に上
記第１の電極４８ｂと第２の電極４８ｃとが電気的に接
触している。第２の電極４８ｃは図示しない超音波発振
器に上記導電コマ４８ｄおよびケ−ブル５１を介して接
続され、上記第１の電極４８ｂはア−スされている。

【００２７】したがって、上記超音波振動子４９には上
記第１の電極４８ｂと第２の電極４８ｃを介して給電す
ることができ、それによって上記超音波振動子４９が振
動し、これに上記振動板４７が連動するようになってい
る。

【００２８】上記ノズル本体４２には供給孔４２ａが形
成されている。この供給孔４２ａは後端がノズル本体４
２の外面に開口し、先端が上記通孔４４に開口してい
る。供給孔４２ａの後端側には継手４３が螺合されてい
る。この継手４３には供給チュ−ブ５２の一端が接続さ
れている。この供給チュ−ブ５２は図２に示すように上
記ケ−ブル５１とともに上記水平ア−ム３３に挿通さ
れ、他端は図示しない処理液の供給源に接続されてい
る。

【００２９】上記供給孔４２ａの先端側は後端側に比べ
て十分に細径な細径部４２ｂに設定されている。この実
施の形態では上記細径部４２ｂは内径寸法が0.8mm に設
定されている。

【００３０】したがって、上記供給チュ−ブ５２から上
記ノズル本体４２内に供給される処理液は、図４（ａ）
に矢印で示すようにチャンバ４４ａ内を流れ、超音波振
動する上記振動板４７で超音波振動が付与されてノズル
口体４５から上記回転体５に保持された被処理物６に向
けて噴出するようになっている。

【００３１】上記チャンバ４４ａは容積が小さく設定さ
れ、供給口４２ａの上記チャンバ４４ａに連通する部分
は細径部４２ｂに形成されている。そのため、処理液
は、容積の小さなチャンバ４４ａに細径部４２ｂから大
きな流速で流入するから、チャンバ４４ａ内のエアが抜
けるまでの時間を短縮することが可能となる。

【００３２】上記水平ア−ム３３の先端部の取付板３５
には上記ノズル体３１を覆うカバ−体５４が取付けられ
ている。このカバ−体５４はスピン処理装置が設置され
たクリ−ンル−ム内の清浄空気のダウンフロ−の流れ
（図１に矢印で示す）を乱すことのない流線形状の曲面
５４ａに形成されている。つまり、この実施の形態では
上記カバ−体５４の先端側の上部が円弧状の曲面５４ａ
に形成されていることで、上記カップ体１の上方からこ
のカップ体１内に流入する清浄空気の流れが乱されるの
を防止している。

【００３３】また、上記水平ア−ム３３に外形状が流線
形である円筒パイプを用いたことで、この水平ア−ム３
３の部分を通過してカップ体１内に流入する清浄空気が
乱れるのも防止される。

【００３４】上記水平ア−ム３３の基端部には軸線を垂
直にした駆動軸としての中空状のスプライン軸５６の上
端が連結部材５５を介して連結されている。上記スプラ
イン軸５６の下端部は第２の支持板５７に形成された通
孔５８を通り、取付板５９の一端部に軸受６０によって
回転自在に支持されている。

【００３５】上記取付板５９はクランク状に形成されて
いて、その他端部には上記第２の支持板５７に取付けら
れた第２のシリンダ６１のロッド６１ａが連結されてい
る。したがって、上記第２のシリンダ６１のロッド６１
ａが矢印で示す後退方向に駆動されれば、上記取付板５
９を介して上記スプライン軸５６が上昇駆動されること
になる。

【００３６】上記スプライン軸５６の中途部には従動プ
−リ６２が上下動自在かつスプライン軸５６と一体的に
回転するように設けられている。上記第２の支持板５７
には第２のモ−タ６３が設けられ、その回転軸６３ａに
は駆動プ−リ６４が嵌着されている。この駆動プ−リ６
４と上記従動プ−リ６２との間にはタイミングベルト６
５が張設されている。したがって、上記第２のモ−タ６
３が作動すれば、上記スプライン軸５６が回転されるよ
うになっている。

【００３７】スプライン軸５６が回転されれば、その回
転に水平ア−ム３３が連動するから、この水平ア−ム３
３の先端部に設けられたノズル体３１が上記回転体５に
保持された被処理物６の径方向に沿って移動する。つま
り、ノズル体３１は被処理物６の径方向中心と外周端と
の間で往復揺動することになる。

【００３８】上記第２のモ−タ６３は制御装置６６によ
って駆動が制御されるようになっている。上記制御装置
６６は第２のモ−タ６３の回転軸６３ａの回転速度をそ
の回転角度に応じて制御できるようになっている。それ
によって、上記水平ア−ム３３に設けられたノズル体３
１の被処理物６の径方向に沿う揺動速度をその揺動角度
の範囲内で変えることができる。

【００３９】この実施の形態では、上記ノズル体３１が
被処理物６の径方向中心から外周端に向かうにつれて揺
動速度が次第に遅くなり、逆に被処理物６の外周端から
中心に向かうにつれて次第に速くなるように設定されて
いる。それによって、上記ノズル体３１による被処理物
６の径方向中心部分と外周部分とにおける単位面積当た
りの洗浄時間を周速度が異なっても同じにできる。

【００４０】なお、上記ケ−ブル５１や供給チュ−ブ５
２は上記スプライン軸５６に通されて外部に導出され
る。したがって、上記スプライン軸５６が回転駆動され
ても、内部に挿通されたケ−ブル５１や供給チュ−ブ５
２が捩じられて早期に損傷するのが防止されるばかり
か、上記ケ−ブル５１や供給チュ−ブ５２を設けるため
に専用のスペ−スを確保せずにすむ。

【００４１】つぎに、上記構成のスピン処理装置によっ
て被処理物６を処理液で洗浄処理する場合について説明
する。まず、図３および図４に示すように一対のノズル
体３１を垂直線に対して所定の傾斜角度θで傾斜させ
る。ついで、各ノズル体３１に処理液としての洗浄液を
供給するとともに、超音波発振器によって超音波振動子
４９を駆動してノズル体３１のチャンバ４４ａ内に供給
された処理液に超音波振動を付与する。

【００４２】超音波振動が付与された処理液はノズル口
体４５からカップ体１内に保持された被処理物６に向か
って噴出する。それによって、上記被処理物６の上面が
洗浄されることになる。

【００４３】上記処理液は供給孔４２ａの細径部４２ｂ
からチャンバ４４ａに供給される。処理液が細径部４２
ｂから供給されることで、チャンバ４４ａ内への流入速
度が増大する。それによって、チャンバ４４ａ内の空気
を処理液とともに比較的短時間で抜くことができる。し
かも、チャンバ４４ａの容積を小さくしたこととも相俟
ってチャンバ４４ａからは空気を短時間で抜くことが可
能となる。

【００４４】処理液を供給すると同時に、第２のモ−タ
６３を作動させて上記水平ア−ム３３を被処理物６の径
方向に沿って揺動させる。それによって、被処理物６の
上面は全体にわたって洗浄処理されることになる。

【００４５】上記水平ア−ム３３の揺動速度は、制御装
置６６によって被処理物６の径方向中心部分では周辺部
分よりも速くなるように制御されている。それによっ
て、被処理物６の径方向中心部分と外周部分との周速度
が異なっても、単位面積当たりの洗浄時間をほぼ同じに
できるから、上記被処理物６の上面を全体にわたってほ
ぼ均一に洗浄することができる。

【００４６】実験によると、ノズル体３１を同じ揺動速
度で一往復させて洗浄した場合、液晶用ガラス基板から
なる被処理物６の中心部分が周辺部分に比べて洗浄効果
が高く、全体としては洗浄状態にむらが生じる。そし
て、洗浄前のパ−ティクル数は22962 個であったのに対
し、洗浄後のパ−ティクル数は14145 個で、その残留率
は61.6％であった。

【００４７】これに対してノズル体３１の揺動速度を被
処理物６の中心部分では周辺部分よりも速くして一往復
させた場合、被処理物６の上面は全体にわたってほぼ均
一に洗浄された。しかも、洗浄前のパ−ティクル数は23
515 個であったのに対し、洗浄後のパ−ティクル数は44
19個に減少し、その残留率は18.8％に向上した。

【００４８】このことから、ノズル体３１の揺動速度を
上述したように制御することで、被処理物６の上面を均
一に、しかも高いパ−ティクルの除去率で洗浄できるこ
とが確認された。

【００４９】図３に示すように、一対のノズル体３１の
傾斜角度θを所定の角度に設定できることで、被処理物
６に対して軸線が垂直な場合に比べ、上記ノズル体３１
から超音波振動が付与されて噴出する処理液が上記被処
理物６に作用する方向を変えることができる。処理液が
被処理物６に作用する方向を変えることができれば、被
処理物６に対してどのような種類の処理液を用いてどの
ような洗浄処理を行うかによってその角度を変えれば、
洗浄処理を効率よく行うことができる。

【００５０】被処理物６に対するノズル体３１の傾斜角
度θは、処理液の種類、洗浄の種類、被処理物６の汚れ
の種類などに応じて種々の条件で実験を行い、その実験
結果に基づいて設定すればよい。

【００５１】一方、ノズル体３１を角度θで傾斜させる
ことで、図３に示すようにノズル体３１のノズル口体４
５から処理液とともに出射される超音波振動（進行波Ｗ
₁ とする）と、その進行波Ｗ₁ が被処理物６で反射する
超音波振動（反射波Ｗ₂ とする）との方向が異なる。

【００５２】そのため、反射波Ｗ₂ が進行波Ｗ₁ に干渉
したり、ノズル口体４５に入射して振動板４７に干渉す
るなどのことが防止されるから、超音波振動が付与され
た処理液による洗浄処理を効率よく行うことができる。

【００５３】このような洗浄処理に際し、カップ体１の
上方から内部へは清浄空気が流入し、上記カップ体１を
通過してその底部に接続された排出管１６から排気され
る。洗浄処理時に処理液が上記被処理物６に噴射される
ことで発生するミストも上記清浄空気の気流に乗って排
出される。

【００５４】上記清浄空気の流れである、ダウンフロ−
に乱れが生じると、清浄空気の一部がカップ体１内で滞
留したり、横方向に流れるなどするため、カップ体１内
で発生したミストが確実に排出されずに残留し、洗浄処
理後の乾燥処理時に被処理物６に付着する虞がある。

【００５５】しかしながら、上記カップ体１内に流入す
るダウンフロ−は水平ア−ム３３やその先端に設けられ
たカバ−体５４を通過するものの、これらの形状は上記
ダウンフロ−を乱すことのない流線形状に形成されてい
る。そのため、カップ体１内に流入するダウンフロ−に
乱れが生じるということがほとんどないから、処理液に
よる洗浄処理時にカップ体１内でミストが発生しても、
そのミストはダウンフロ−の清浄空気とともに排出管１
６へ吸引排出されることになる。

【００５６】したがって、被処理物６を洗浄処理した後
で乾燥処理する際、その被処理物６にミストが付着して
汚染の原因となるようなことがない。上記水平ア−ム３
３の先端には複数、この実施の形態では一対のノズル体
３１を設けるようにした。そのため、１つのノズル体３
１から処理液を噴射させる場合に比べ、単位時間当たり
に洗浄処理できる被処理物６の面積が拡大されるから、
その処理に要する時間を短縮でき、処理効率の向上を図
ることができる。

【００５７】さらに、揺動機構３２は、水平ア−ム３３
を上下駆動できるようにしているから、ノズル体３１と
被処理物６との間隔を任意に設定することができる。つ
まり、洗浄条件に応じてノズル体３１と被処理物６との
間隔を設定することができる。

【００５８】

【発明の効果】請求項１と請求項２の発明によれば、ノ
ズル体の揺動速度を被処理物の径方向周辺部分よりも中
心部分で速くなるよう制御することで、被処理物の径方
向中心部分と周辺部分とにおける単位面積当たりの処理
時間をほぼ同じにすることができる。

【００５９】それによって、被処理物の中心部分と周辺
部分とで周速度が異なっても、その周速度の差にかかわ
りなく、単位面積当たりの洗浄時間をほぼ同じにできる
から、被処理物の被処理面を全体にわたってほぼ均一に
洗浄処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す全体の構成図。

【図２】同じく水平ア−ムの先端部分を断面した側面
図。

【図３】同じく水平ア−ムの先端部分を断面した正面
図。

【図４】（ａ）は同じくノズル体の拡大断面図、（ｂ）
は同じくノズル体の一部分の斜視図。

【符号の説明】

１…カップ体 ６…被処理物 ５…回転体 ９…モ−タ（回転駆動手段） ３１…ノズル体 ３２…揺動機構 ３３…水平ア−ム（揺動駆動手段） ４７…振動板 ５６…スプライン軸（駆動軸） ６６…制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理物を回転させて処理液により処理
   するスピン処理装置において、 カップ体と、 上記被処理物を保持するとともに上記カップ体の内部に
   回転自在に配置された回転体と、 この回転体を回転駆動する回転駆動手段と、 上記カップ体の上方に設けられ上記被処理物に対して上
   記処理液を噴射するノズル体と、 このノズル体を上記被処理物の径方向に沿って揺動駆動
   する揺動駆動手段と、 上記ノズル体が上記被処理物の径方向に沿って揺動する
   速度を制御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。
2. 【請求項２】 上記制御手段は、上記ノズル体の揺動速
   度が上記被処理物の径方向周辺部分よりも中心部分で速
   くなるよう制御することを特徴とする請求項１記載のス
   ピン処理装置。