JPH1174240A

JPH1174240A - 基板処理装置

Info

Publication number: JPH1174240A
Application number: JP23449897A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sawada; 敦史澤田
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の浮き上がりを防止できる基板処理装置を
提供する。【解決手段】ウエハＷは挟持爪24によって挟持される。
挟持爪24は、ウエハＷを挟持する際にウエハＷが当接す
るチャック面142 を有している。チャック面142 は、ウ
エハＷが挟持されている状態において、上端側ほどウエ
ハＷの中心に向くように、かつ、ウエハＷの下方から上
方に至るまで所定の傾斜角で傾斜している。これによ
り、ウエハＷの浮き上がりが規制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばＬＣＤ(L
iquid Crystal Display)製造装置、ＰＤＰ(Plasma Disp
lay Panel)製造装置または半導体製造装置に適用され、
ＬＣＤ用ガラス基板やＰＤＰ用ガラス基板、半導体ウエ
ハなどの基板に処理を施すための基板処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえばＩＣの製造工程には、半導体ウ
エハ（以下単に「ウエハ」という」。）に電子回路を形
成する工程が含まれている。電子回路をウエハに形成す
る工程では、ウエハの表面を薬液または純水などの処理
液によって洗浄処理した後に、洗浄処理されたウエハの
表面を乾燥処理したりするためのウエハ処理装置が用い
られる。

【０００３】図１１は、従来のウエハ処理装置の構成例
を概略的に示す正面図である。ウエハ処理装置は、中空
の回転軸１７０の上端に取り付けられた回転板１７１を
備えている。回転板１７１の上面には、ウエハＷを周縁
部にて挟持するための挟持爪１７２が立設されている。
回転板１７１の上面のほぼ中央には、処理液吐出ノズル
１７３が設けられている。処理液吐出ノズル１７３から
は、図外の処理液タンクから回転軸１７０内に挿通され
ている処理液供給パイプ１７４に導かれてきた処理液が
吐出されるようになっている。

【０００４】回転板１７１の上方には、支軸１７５によ
って支持され、ウエハＷの乾燥処理時に、ウエハＷの上
面にウォーターマークが形成されることを防止するため
の遮蔽板１７６が設けられている。遮蔽板１７６の下面
のほぼ中央には、処理流体吐出ノズル１７７が設けられ
ている。処理流体吐出ノズル１７７からは、図外の処理
液タンクおよびＮ₂タンクから支軸１７５内に挿通され
ている処理流体供給パイプ１７８に導かれてきた処理液
およびＮ₂ガスが、図示しないバルブ等によって選択的
に吐出されるようになっている。

【０００５】遮蔽板１７６は、上下方向に移動可能にさ
れている。より具体的には、遮蔽板１７６は、ウエハＷ
に乾燥処理が施される場合にはウエハＷの上面近傍の乾
燥処理位置（実線で示す位置）に位置させられ、乾燥処
理前の洗浄処理時および乾燥処理後においては、乾燥処
理位置よりも上方の退避位置（二点鎖線で示す位置）に
退避させられるようになっている。

【０００６】ウエハＷに対して処理が行われる場合に
は、回転軸１７０が高速に回転させられる。その結果、
回転板１７１が中心軸Ｏを中心に高速回転し、これに伴
って挟持爪１７２に挟持されているウエハＷが高速回転
する。また、処理液吐出ノズル１７３から処理液がウエ
ハＷの下面のほぼ中央に吐出され、ウエハＷの上面には
処理流体吐出ノズル１７７から処理液が供給される。こ
れにより、高速回転しているウエハＷの上面および下面
に処理液が供給され、ウエハＷが洗浄処理される。処理
開始から所定時間経過後、処理液吐出ノズル１７３およ
び処理流体吐出ノズル１７７からの処理液の吐出が停止
させられ、ウエハＷへの洗浄処理が終了する。

【０００７】ウエハＷへの洗浄処理に引き続き、ウエハ
Ｗが回転されたまま、ウエハＷに対して乾燥処理が施さ
れる。具体的には、退避位置に位置している遮蔽板１７
６が下方向に移動させられ、乾燥処理位置に位置させら
れるとともに、処理流体吐出ノズル１７７からＮ₂ガス
が吐出される。また、回転軸１７０が洗浄処理時よりも
さらに高速に回転させられる。その結果、ウエハＷがさ
らに高速回転し、遠心力によって処理液が振り切られ
る。Ｎ₂ガスの吐出によって、ウエハＷの上面付近の雰
囲気はＮ₂ガス雰囲気となる。したがって、ウエハＷの
上面の酸化が防止される。これにより、ウエハＷの上面
にウォーターマークが形成されることが防止される。

【０００８】遮蔽板１７６は、ウエハＷへの乾燥処理が
終了する直前に上方向に移動させられ、退避位置に退避
させられる。処理終了直前に遮蔽板１７６を退避させる
のは、処理タクトを向上させるためである。また、遮蔽
板１７６の退避に伴ってＮ₂ガスの吐出も停止される。
図１２は、挟持爪１７２の構成をより詳細に説明するた
めの側面図である。挟持爪１７２は、上端に水平面１８
０が形成されたほぼ円柱状の本体部１８１と、本体部１
８１の上端において水平面１８０以外の部分から立ち上
がったチャック部１８２とを備えている。本体部１８１
の水平面１８０には、ウエハＷが載置される載置ピン１
８３が立設されている。チャック部１８２は、水平面１
８０から連続する鉛直面であるチャック面１８４を有し
ている。ウエハＷは、載置ピン１８３に載置され、か
つ、ウエハＷの縁部がチャック面１８４に当接した状態
で挟持爪１７２に挟持される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、挟持爪１７
２に挟持されている状態のウエハＷの重心は、必ずしも
回転板１７１の中心軸Ｏ上に位置しているとは限らず、
中心軸Ｏに対して偏心している場合がある。すなわち、
ウエハ処理装置の組立て精度上、ウエハＷの重心を回転
板１７１の中心軸Ｏに位置させるのは難しく、また、ウ
エハＷの縁部にオリエンテーションフラットなどの切欠
きが形成されている場合には、ウエハＷの重心はウエハ
Ｗの中心に対して偏心するため、ウエハＷの重心は回転
板１７１の中心軸Ｏに位置しない。一方、処理中におい
てはウエハＷは高速回転しているから、ウエハＷには遠
心力が作用している。したがって、処理中のウエハＷに
は偏心力が作用しており、処理中のウエハＷは不安定な
状態となっている。

【００１０】一方、挟持爪１７２は、必ずしもチャック
面１８４が厳密な鉛直面となるように取り付けられてい
るとは限らず、その上端側が中心軸Ｏから離反する方向
に傾斜した状態で回転板１７１に取り付けられている場
合がある。この場合、不安定な状態で回転しているウエ
ハＷはチャック面１８４に沿って上方向にずれ、挟持爪
１７２から離脱するおそれがある。そのため、ウエハＷ
が損傷するおそれがある。

【００１１】また、挟持爪１７２が真っ直ぐに回転板１
７１に取り付けられている場合であっても、ウエハＷの
下方の処理液吐出ノズル１７３から吐出される処理液の
噴射力が、ウエハＷの上方の処理液吐出ノズル１７７よ
りも大きい場合は、ウエハＷが浮き上がる可能性があ
る。また、これら２つののノズルからの処理液の噴射力
がたとえ等しかったとしても、これら２つのノズルから
吐出される処理液が最初にウエハＷにあたる位置や方向
は、平面視で少なくとも互いにずれているので、ウエハ
Ｗに回転モーメントが加えられ、ウエハＷの片側が浮き
上がってしまう恐れが有る。すなわち、ウエハＷの下方
の処理液吐出ノズル１７３からウエハＷの下面に処理液
が吐出される限り、ウエハＷの少なくとも一部分が浮き
上がることになる。これらの場合、ウエハＷは挟持爪か
ら離脱し、損傷するおそれがある。

【００１２】さらに、乾燥処理中においては、遮蔽板１
７６は高速回転しているウエハＷの上面近傍の処理位置
に位置しているから、遮蔽板１７６とウエハＷとの間の
空間は負圧となっている。一方、遮蔽板１７６はウエハ
Ｗがまだ高速回転している処理終了直前に退避させられ
る。この場合、遮蔽板１７６とウエハＷとの間の負圧力
によってウエハＷが上方に吸い寄せられ、ウエハＷが浮
き上がる場合がある。したがって、この場合において
も、ウエハＷは挟持爪１７２から離脱し、損傷するおそ
れがある。

【００１３】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、基板挟持部材に挟持されている基板の浮き
上がりを防止することができ、その結果基板が基板挟持
部材から離脱することを防止できる基板処理装置を提供
することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記目
的を達成するための請求項１記載の発明は、回転可能に
設けられた回転板と、基板の下面を保持しつつ基板を挟
持するためのもので、基板を挟持するための基板挟持位
置と、基板の挟持を解除する基板開放位置との間で変位
可能に上記回転板に設けられた基板挟持部材と、この基
板挟持部材を上記基板挟持位置と基板開放位置との間で
変位させる挟持部材駆動手段と、上記基板挟持部材に設
けられ、上記基板挟持部材が上記基板挟持位置に位置し
ている状態で基板の縁部に当接し、基板の縁部が当接し
ている状態でその基板の上方において基板の内部に向か
って所定の傾斜角で傾斜しているチャック面とを含むこ
とを特徴とする基板処理装置である。

【００１５】本発明によれば、基板は、基板の上方にお
いて基板の内部に向かって傾斜しているチャック面に当
接した状態で挟持されるから、たとえば基板挟持部材に
より基板が挟持されている状態で回転板を回転させる場
合に、基板挟持部材の回転板への取付状態が悪くても、
基板の浮き上がりが規制される。したがって、基板が基
板挟持部材から離脱することがない。そのため、基板の
損傷を回避できる。

【００１６】また、基板の浮き上がりを規制するため
に、たとえば、挟持されている基板の上方において基板
挟持部材に突起部を設けることが考えられる。しかし、
この場合には、基板の浮き上がりが生じた際に、基板の
上面縁部と突起部とが接触するから、基板の上面縁部が
汚染されるおそれがある。一方、本発明では、チャック
面は、基板の上面縁部に点接触するだけであるから、基
板の上面縁部の汚染を防止できる。

【００１７】請求項２記載の発明は、上記基板挟持部材
に挟持された基板に対して処理液を吐出するためのノズ
ルをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板処
理装置である。たとえば基板挟持部材により基板が挟持
されている状態で回転板を回転させている場合、チャッ
ク面に処理液が付着する場合がある。一方、本発明で
は、チャック面は傾斜しているから、上述のような場合
であっても、チャック面に付着した処理液は、その傾斜
した表面に沿って導かれ、チャック面から速やかに排出
される。そのため、処理液が基板に再付着することを防
止できるから、基板の汚染を回避できる。

【００１８】請求項３記載の発明は、上記ノズルは、上
記基板挟持部材に挟持された基板の下面に向けて処理液
を吐出するものであることを特徴とする請求項２記載の
基板処理装置である。基板挟持部材に挟持されている基
板の下面に処理液が供給される場合には、その噴射力に
より基板に対して上方向の力が作用する。また、さらに
基板の上面にも処理液が供給される場合には、基板に対
して回転モーメントが作用する。一方、本発明では、基
板が当接しているチャック面は、基板の上方において基
板の内部に向かって傾斜しているから、上述のような場
合であっても、処理液の噴射力による基板の浮き上がり
は規制される。そのため、基板の離脱を防止できるか
ら、基板の損傷を回避できる。

【００１９】請求項４記載の発明は、上記チャック面
は、基板の縁部が当接している状態で基板の下方から上
方に至るまで上記傾斜角で傾斜するように形成されてい
るものであることを特徴とする請求項１ないし３のいず
れかに記載の基板処理装置である。本発明によれば、基
板の下方においては、チャック面は、下方に向かうほど
基板の外部に向かって傾斜しているから、たとえば基板
の端面付近に処理液が付着していても、その処理液を基
板から速やかに排出することができる。そのため、基板
の端面付近での汚染をも防止できる。

【００２０】請求項５記載の発明は、上記基板挟持部材
に挟持された基板の上方において、上記基板に対して接
近および離隔可能に設けられ、基板と対向する面がほぼ
平面状の遮蔽板をさらに含むことを特徴とする請求項１
ないし４のいずれかに記載の基板処理装置である。たと
えば基板挟持部材により基板が挟持されている状態で回
転板を回転させている場合、遮蔽板を基板に接近させ、
かつ遮蔽板と基板との間に不活性ガスを供給させれば、
基板上面の酸化を防止できるから、ウォーターマークが
形成されることはない。一方、回転板を完全に停止させ
てから遮蔽板を基板から離隔させると、処理タクトが低
下するから、たとえば回転板がまだ回転している最中に
遮蔽板を基板から離隔させる場合がある。このような場
合、遮蔽板と基板との間の負圧力により基板が浮き上が
るおそれがある。しかし、本発明では、基板が当接して
いるチャック面は基板の上方において基板の内部に向か
って傾斜しているから、上述のような場合であっても、
基板の浮き上がりは規制される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発
明の一実施形態に係るウエハ処理装置の構成を示す縦断
面図である。このウエハ処理装置は、挾持機構１に挟持
されている半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」とい
う。）Ｗを高速回転させつつ当該ウエハＷの上面および
下面のほぼ中央に、薬液（フッ酸、硫酸、硝酸、酢酸、
燐酸、アンモニア、または過酸化水素水などを含む）ま
たは純水などの処理液を供給して当該ウエハＷを洗浄処
理し、引き続き当該ウエハＷを高速回転させて乾燥処理
するためのものである。

【００２２】挟持機構１には、円筒構造の回転構造物２
が連結されている。回転構造物２は、円筒状の回転軸
３、および回転軸３の内部に設けられた円筒状のチャッ
ク軸４を含む。回転軸３は、この装置の土台となる基台
５に固定された固定筒体６の上端部および下端部の内壁
面にそれぞれ配置された軸受７ａ，７ｂにより軸支され
ている。回転軸３は、モータＭの駆動力によって所定の
回転方向に回転されるようになっている。チャック軸４
の上端には、外向きフランジ４ａが形成されている。チ
ャック軸４の支持は、外向きフランジ４ａがスペーサ４
ｂを介して回転軸３の上端に支持されることにより達成
されている。

【００２３】チャック軸４の内部空間には、処理液管８
が回転しないように挿通されている。処理液管８と回転
構造物２との間には、軸受９ａ，９ｂが介在されてい
る。処理液管８の下端部は基台５に取り付けられた保持
部１０の第１部材１０ａに固定されている。第１部材１
０ａは、基台５に直接取り付けられた第２部材１０ｂに
ボルト１０ｃで取り付けられている。

【００２４】処理液管８の内部空間には、処理液供給パ
イプ１１が設けられている。処理液供給パイプ１１に
は、その下端側から図外の処理液タンクからの処理液が
供給されるようになっている。処理液供給パイプ１１の
上端部は開口しており、処理液タンクから処理液供給パ
イプ１１に供給されてきた処理液を吐出する処理液吐出
ノズル１２として機能する。

【００２５】挟持機構１は、図２に示すように、回転軸
３の上端部に形成された外向きフランジ３ａにボルト２
０で締結された回転ヘッド２１、回転ヘッド２１にボル
ト２２で締結された回転板２３、回転板２３に立設され
た挟持爪２４を備えている。また、挟持機構１には、挟
持爪２４の下端部付近に突設された揺動腕８０に一端が
連結され、挟持爪２４を鉛直軸まわりに回動させること
によりチャック状態とチャック解除状態との間で切り換
える爪操作リンク２５、爪操作リンク２５の他端にボル
ト２６で連結されたリンク操作部材２７、およびリンク
操作部材２７の下面にボルト２８で締結された連結部材
２９が備えられている。

【００２６】連結部材２９は、ボルト３０によってチャ
ック軸４の上端の外向きフランジ４ａに固定されてい
る。チャック軸４を回動させることで、リンク操作部材
２７が挟持機構１の中心軸Ｏまわりに回動し、爪操作リ
ンク２５が揺動する。その結果、挟持爪２４が鉛直軸ま
わりに回動することになる。回転軸３の下端部付近に
は、チャック軸４を回動させるためのチャック駆動機構
３１が設けられている。チャック駆動機構３１は、チャ
ック軸４の外周面にベース部３１ａを介して取り付けら
れた回動円板３１ｃ、回転軸３の外周面にベース部５０
ａを介して取り付けられた固定円板３１ｂ、および固定
円板３１ｂに対して回動円板３１ｃを相対的に回動させ
るためのエアシリンダ３１ｄを含む。

【００２７】固定円板３１ｂの下面には、下方に向かっ
て突出する固定ピン３１ｅが設けられている。回動円板
３１ｃの上面には、上方に向かって突出する回動ピン３
１ｆが設けられている。固定ピン３１ｅと回動ピン３１
ｆとの間には引張コイルばね３１ｇが介装されており、
これにより、チャック軸４は、挟持爪２４がチャック状
態となる方向に向けて付勢されている。

【００２８】回動円板３１ｃの下面には、下方向に向か
って突出するシリンダ用ピン３１ｈが設けられている。
シリンダ用ピン３１ｈは、エアシリンダ３１ｄのロッド
に対向して設けられている。エアシリンダ３１ｄに図外
の空気供給源から加圧空気が供給されると、エアシリン
ダ３１ｄのロッドが突出してシリンダ用ピン３１ｈを押
し、回動円板３１ｃをコイルばね３１ｇのばね力に抗し
て回動させる。その結果、チャック軸４が回転軸３に対
して相対的に回動する。これに伴い、チャック軸４の上
端側に設けられた爪操作リンク２５が揺動し、挟持爪２
４をチャック状態からチャック解除状態に回動させる。

【００２９】エアシリンダ３１のロッドを引っ込める
と、回動円板３１ｃはコイルばね３１ｇのばね力によっ
て元の位置に復帰する。その結果、チャック軸４および
爪操作リンク２５がチャック解除状態に変位するときと
は逆方向に動作し、挟持爪２４は元のチャック状態に戻
る。回動円板３１ｃには、周方向に沿う所定長の規制孔
３１ｉが形成されており、この規制孔３１ｉには、固定
円板３１ｂに取り付けられたピン３１ｊが変位自在に挿
通している。回転円板３１ｃの回動範囲は、規制孔３１
ｉの端面にピン３１ｊが当接することにより規制され
る。

【００３０】基台５には、回転軸３を高速回転させるモ
ータＭが取付部材４０を介して取り付けられている。モ
ータＭには、コード４２を介して電力が供給されるよう
になっている。モータＭは、駆動軸４３を上向きにして
取り付けられており、この駆動軸４３には、プーリ４４
が固定されている。また、回転軸３には、駆動軸４３の
プーリ４４に対応する位置にプーリ４５が固定されてお
り、プーリ４４，４５の間には無端状のベルト４６が掛
け回されている。プーリ４５の下側には、プーリ４５を
固定するためのロックナット４７が回動軸３に螺合して
いる。

【００３１】モータＭが駆動されると、その駆動力は、
駆動軸４３に伝達され、さらにプーリ４４、ベルト４６
およびプーリ４５を介して回転軸３に伝達される。その
結果、回転軸３の上端に固定された回転ヘッド２１が高
速回転する。そして、回転ヘッド２１に挟持爪２４、爪
操作リンク２５および連結部材２９などを介して連結さ
れたチャック軸４もまた高速に回転することになり、結
局、ウエハＷを挟持するための挟持機構１全体が回転軸
３とともに回転する。このとき、固定筒体６および回転
構造物２に内装された処理液管８は、回転することな
く、静止状態に保持される。

【００３２】モータＭの下方には、モータＭの回転情報
を検出するためのエンコーダ４８が備え付けられてい
る。エンコーダ４８の出力は、コード４９を介して制御
装置５２に与えられ、モータＭの回転情報が監視される
ようになっている。固定筒体６の基台５への取付けは、
基台５に取り付けられている第１取付部材５ａに固定筒
体６に取り付けられている第２取付部材６ａをボルト６
ｂで取り付けることによって達成されている。

【００３３】回転軸３の下端側の部位に関連して、回転
軸３の回転位置を検出するための位置検出機構５０が備
えられている。位置検出機構５０は、回転軸３の外周面
にベース部５０ａを介して取り付けられ、所定の位置に
切欠きを有する回転円板５０ｂ、および回転円板５０ｂ
を発光素子と受光素子とで挟むように配置された透過型
の光電センサ５０ｃを含む。光電センサ５０ｃは、回転
円板５０ｂに形成された切欠きが光電センサ５０ｃの発
光素子と受光素子との間に位置すればオン信号を出力
し、さもなければオフ信号を出力する。このオン／オフ
信号は制御装置５２に与えられる。

【００３４】制御装置５２では、回転軸３が停止したと
き、直前に光電センサ５０ｃがオン信号を出力してから
回転軸３の回転が停止するまでの時間に基づき、回転軸
３の回転位置が把握される。したがって、エンコーダ４
８の出力を監視しながら、さらにモータＭを駆動して回
転軸３を回転させることにより、回転ヘッド２１の回転
位置を所定位置に自動制御することができる。これによ
り、たとえば挟持爪２４とウエハＷを取り出すための搬
送ロボットのアーム（図示せず。）とが干渉したりする
ことを防止できる。

【００３５】また、チャック駆動機構３１の下方には、
チャック状態検出機構５１が備えられている。チャック
状態検出機構５１は、チャック軸４の回動後の位置を検
出することで挟持爪２４におけるウエハＷのチャック状
態／チャック解除状態を検出するものである。チャック
状態検出機構５１は、ベース部３１ａに取り付けられた
回動円板５１ａと、回動円板５１ａが発光素子および受
光素子の間に挟まれるように配置された透過型の光電セ
ンサ５１ｂとを備えている。

【００３６】回動円板５１ａには、円周上の所定位置に
１つの切欠きが形成されている。切欠きは、ウエハＷが
チャックされたときに光電センサ５１ｂの発光素子と受
光素子との間に位置し、ウエハＷのチャック解除が完了
したときに光電センサ５１ｂの発光素子と受光素子との
間から外れるようになっている。光電センサ５１ｂが出
力するオン／オフ信号は、制御装置５２に与えられる。

【００３７】制御装置５２では、光電センサ５１ｂの出
力信号に基づいて、ウエハＷのチャックおよびチャック
解除が行われたか否かが判断される。これにより、処理
液による基板処理中にチャックが不十分なウエハＷが挟
持爪２４から離脱したりするのを未然に防ぐことができ
る。挟持機構１の上方には、遮蔽板１１０が設けられて
いる。遮蔽板１１０は、ウエハＷの上面にウォーターマ
ークが形成されることを防止するためのものである。遮
蔽板１１０の上面には、支軸１１１が取り付けられてい
る。支軸１１１の内部には、図外の処理液タンクおよび
Ｎ₂タンクから処理液およびＮ₂ガスが導かれる処理流
体供給パイプ１１２が挿通している。処理流体供給パイ
プ１１２の下端は開口しており、処理液タンクおよびＮ
₂タンクから処理流体供給パイプ１１２に導かれてきた
処理液タンクおよびＮ₂ガスが、図示しないバルブによ
り選択的に吐出される処理流体吐出ノズル１１３として
機能する。

【００３８】遮蔽板１１０は、昇降駆動部１１４によっ
て上下方向に移動可能にされている。より具体的には、
遮蔽板１１０は、ウエハＷに対して乾燥処理が行われる
場合、ウエハＷの上面近傍の乾燥処理位置（実線で示す
位置）に位置している。また、ウエハＷに対して乾燥処
理が開始される前の洗浄処理時および乾燥処理が終了し
た後には、乾燥処理位置の上方の退避位置（二点鎖線で
示す位置）に位置している。

【００３９】このウエハ処理装置によるウエハＷの処理
について概説すれば、次のとおりである。すなわち、図
示しない搬送ロボットによってウエハＷがウエハ処理装
置に搬送されてくると、このウエハＷが挟持爪２４にセ
ットされるのに先立ち、エアシリンダ３１ｄに加圧空気
が供給され、回動円板３１ｃがコイルばね３１ｇのばね
力に抗して固定円板３１ｂに対して相対的に回動する。
その結果、チャック軸４が回動し、これに連動して爪操
作リンク２５が揺動する。これにより、挟持爪２４はチ
ャック解除状態となる。

【００４０】その後、搬送ロボットがウエハＷを挟持爪
２４にセットすると、エアシリンダ３１ｄへの加圧空気
が解放され、回動円板３１ｃはコイルばね３１ｇのばね
力によって元の位置に復帰する。その結果、挟持爪２４
はチャック状態に戻る。これにより、ウエハＷが挟持爪
２４にチャックされる。その後、モータＭが駆動され、
回転軸３が高速に回転させられる。また、図示しない処
理液タンクから処理液供給パイプ１１および処理流体供
給パイプ１１２に処理液が供給され、処理液が処理液吐
出ノズル１２および処理流体吐出ノズル１１３から噴射
される。その結果、ウエハＷの上面および下面のほぼ中
心に向けて処理液が供給される。一方、ウエハＷは高速
回転しているから、当該処理液は遠心力によりウエハＷ
の縁部に向かって広がっていく。これにより、ウエハＷ
の下面および上面に処理液が一様に供給される。ウエハ
Ｗに対する洗浄処理が終了するときには、処理液の供給
が停止される。

【００４１】ウエハＷに対する処理液を用いた洗浄処理
終了後、ウエハＷに対して乾燥処理が施される。具体的
には、退避位置に位置していた遮蔽板１１０がウエハＷ
の上面近傍の処理位置まで下降させられるともに、処理
流体吐出ノズル１１３からＮ ₂ガスが吐出される。その
結果、Ｎ₂ガスがウエハＷの上面全体を覆う領域に行き
渡る。また、回転軸３が回転させられる。回転軸３の回
転に伴ってウエハＷは高速回転するから、ウエハＷに付
着していた処理液は遠心力によりウエハＷから振り切ら
れる。一方、処理流体吐出ノズル１１３からＮ₂ガスが
吐出されているから、ウエハＷの上面付近の雰囲気はＮ
₂ガス雰囲気となる。したがって、ウエハＷの上面が酸
化することが防止される。これにより、ウエハＷの上面
にウォーターマークが形成されることが防止される。

【００４２】ウエハＷへの乾燥処理開始から所定時間が
経過し、処理終了直前になると、Ｎ ₂ガスの吐出が停止
されるとともに、遮蔽板１１０の回転が停止させられ、
さらに遮蔽板１１０が退避位置に退避させられる。この
ように、処理終了直前に遮蔽板１１０を退避させるの
は、処理タクトを向上させるためである。乾燥処理終了
後、エアシリンダ３１ｄに加圧空気が供給され、挟持爪
２４がチャック解除状態となる。チャック解除されたウ
エハＷは、搬送ロボットのアームによって取り出され
る。

【００４３】図３は、挟持機構１の構成を示す平面図で
ある。回転ヘッド２１（図１参照。）の上面には、ドー
ナツ円板状の回転板２３がボルト２２によって取り付け
られている。回転板２３の周辺部には、挟持爪２４が鉛
直軸８１まわりに回動自在であるように等角度間隔で立
設されている。挟持爪２４の下端部には、水平方向に沿
う揺動腕８０が一体的に形成されている。揺動腕８０の
先端には、爪操作リンク２５の一端が回動自在に連結さ
れている。爪操作リンク２５の他端は、リンク操作部材
２７の縁部にボルト２６によって回動自在に連結されて
いる。この構成により、リンク操作部材２７を回動させ
ることによって、挟持爪２４を鉛直軸８１まわりに回動
させることができる。

【００４４】図４は、挟持爪２４の構成を示す平面図で
ある。また、図５は、図４の矢視方向Ａから見た側面図
であり、図６は、図４の矢視方向Ｂから見た側面図であ
り、図７は、図４の矢視方向Ｃから見た側面図である。
以下では、図４ないし図７を参照して、挟持爪２４の構
成について説明する。挟持爪２４は、上端が水平面１２
０となっている円柱状の本体部１２１、および本体部１
２１の上端において水平面１２０以外の領域から立ち上
がった立ち上がり部１３０を有している。本体部１２１
の水平面１２０には、ウエハＷが載置される載置ピン１
２２が設けられている。載置ピン１２２は、先端が湾曲
面となっており、点接触にてウエハＷの下面を支持す
る。水平面１２０の縁部の載置ピン１２２の近傍にはテ
ーパ面１２３が形成されており、これにより水平面１２
０上の処理液を水平面１２０から速やかに除去できるよ
うになっている。

【００４５】立ち上がり部１３０は、ウエハＷをチャッ
クするためのチャック部１４０、およびチャックが解除
されたウエハＷを位置決めするための位置決め部１５０
を有している。チャック部１４０は、本体部１２１の水
平面１２０に連続する鉛直面１４１と、水平面１２０に
連続し、かつ鉛直面１４１に隣接するチャック面１４２
と、上端に形成された水平面１４３とを有する。水平面
１４３の鉛直面１４１およびチャック面１４２側の縁部
にはテーパ面１４４が形成されており、これにより水平
面１４３上の処理液を速やかに除去できるようになって
いる。

【００４６】チャック面１４２は、挟持爪２４において
ウエハＷを挟持する際に挟持機構１の中心軸Ｏに対向し
た状態でウエハＷの端面に当接する面である。チャック
面１４２は、挟持しているウエハＷの浮き上がりを防止
するために、挟持機構１の中心軸Ｏに対向している状態
でその上端側が中心軸Ｏに向かうように傾斜している。
さらに言えば、チャック面１４２は、下端から上端に至
るまで鉛直軸８１に対して所定の傾斜角θで傾斜してい
る。傾斜角θは、たとえば５（度）に設定されている。

【００４７】なお、チャック面１４２の傾斜角θは、ウ
エハＷを挟持している状態においてウエハＷが浮き上が
って挟持爪２４から離脱しないような角度であればよ
く、この傾斜角が大きいほど基板の浮き上がりをより有
効に防止できるが、傾斜角が大きすぎるとチャック面１
４２とウエハＷの上面との間のＶ字状の隙間の処理液が
十分排出されない恐れがある。このため、チャック面１
４２の傾斜角θは１（度）〜８０（度）の範囲内である
ことが好ましい。

【００４８】位置決め部１５０は、本体部１２１の水平
面１２０に連続し、かつチャック部１４０の鉛直面１４
１に隣接する位置決め面１５１を有している。位置決め
部１５０は、チャック部１４０の水平面１４３よりも上
方に突出した突起部１５２を有しており、この突起部１
５２には、位置決め面１５１の上端から上方に向かって
傾斜しているテーパ面１５３が形成されている。

【００４９】図８は、ウエハＷの挟持および挟持解除に
ついて説明するための図である。処理を施すためにウエ
ハＷがこのウエハ処理装置に搬入される以前の期間に
は、爪操作リンク２５は、図３において実線で示すよう
な状態となっている。このとき、挟持爪２４は、図８
(a) に示すように、チャック面１４２が中心軸Ｏに対向
する状態となっている。

【００５０】この状態において搬送ロボットによってウ
エハＷが搬送されてくると、ウエハＷの受入れに先立
ち、チャック軸４（図１参照。）が、チャック駆動機構
３１によって、図３において反時計まわり方向Ｐ１に沿
って回動される。これに連動して、リンク操作部材２７
が反時計まわり方向Ｐ１に沿って回動する。その結果、
爪操作リンク２５は、図３に二点鎖線で示すような状態
に変位する。このとき、中心軸Ｏに対向する面は、図８
(b) に示すように、位置決め面１５１となる。このよう
な状態において、ウエハＷが挟持爪２４の載置ピン１２
２上に載置される。

【００５１】その後、エアシリンダ３１ｄのロッドが引
っ込められる。その結果、チャック軸４がコイルばね３
１ｇのばね力で図３において時計まわり方向Ｐ２に沿っ
て回動する。これに連動して、リンク操作部材２７が図
３において時計まわり方向Ｐ２に沿って回動する。その
結果、爪操作リンク２５は図３に実線で示す状態に戻
る。その結果、挟持爪２４は、図８(a) に示すように、
チャック面１４２が中心軸Ｏに対向する状態となる。す
なわち、挟持爪２４は、基板挟持位置に位置する。

【００５２】また、これに伴って、ウエハＷの縁部がチ
ャック面１４２に当接する。この場合、チャック面１４
２は下端から上端に至るまで傾斜角θで傾斜しているか
ら、ウエハＷは、図９に示すように、チャック面１４２
に対して点接触する。したがって、ウエハＷの上面縁部
はチャック面１４２にほとんど接触しないから、ウエハ
Ｗの上面縁部にパーティクルなどが付着しにくくなって
いる。また、ウエハＷの下方においては、チャック面１
４２はウエハＷから離反する方向に向かって傾斜してい
る。したがって、たとえばウエハＷの縁部に処理液が付
着している場合であっても、ウエハＷを高速回転させれ
ば、処理液をウエハＷから振り切らせることができる。
こうして、載置ピン１２２に載置されたウエハＷは、３
つの挟持爪２４により三方向から位置決めされてチャッ
クされる。

【００５３】その後、洗浄処理が開始される。すなわ
ち、ウエハＷが高速回転させられるとともに、処理液が
処理液吐出ノズル１２および処理流体吐出ノズル１１３
からウエハＷの上面及び下面のほぼ中心に供給される。
この場合、ウエハＷは、ウエハＷの上方において中心軸
Ｏに向かって傾斜しているチャック面１４２に挟持され
ているから、たとえば上端側が中心軸Ｏから離反する方
向に傾斜するように挟持爪２４が取り付けられていたと
きであっても、ウエハＷの浮き上がりは規制される。ま
た、ウエハＷはチャック面１４２に対して点接触するか
ら、パーティクルなどがウエハＷの上面に付着しにくく
なっている。さらに、ウエハＷの下方においてはチャッ
ク面１４２はウエハＷから離反する方向に向かって傾斜
しているから、ウエハＷの遠心力によりウエハＷの縁部
に導かれてきた処理液は、そのままウエハＷから振り切
られる。

【００５４】処理液を用いた洗浄処理が終了した後、ウ
エハＷに対して乾燥処理が施される。すなわち、引き続
きウエハＷが高速回転させられるとともに、遮蔽板１１
０がウエハＷの上面近傍の乾燥処理位置に位置させら
れ、かつ処理流体吐出ノズル１１３からＮ₂ガスが吐出
される。そして、遮蔽板１１０は、乾燥処理終了直前に
退避位置まで上昇させられる。

【００５５】この場合、ウエハＷは、ウエハＷの上方に
おいて中心軸Ｏに向かって傾斜しているチャック面１４
２に当接しているから、遮蔽板１１０とウエハＷの上面
との間の負圧力によってウエハＷが上方に吸い寄せられ
そうになっても、ウエハＷの浮き上がりが規制される。
ウエハＷのチャックが解除される際には、リンク操作部
材２７が図３において反時計まわり方向Ｐ１に沿って回
動し、これに連動して爪操作リンク２５が図３に二点鎖
線で示すような状態に変位する。その結果、挟持爪２４
は、図８(b) に示すように、位置決め面１５１がウエハ
Ｗに対向する状態となる。すなわち、挟持爪２４は、基
板開放位置に位置する。これにより、ウエハＷのチャッ
クが解除されると同時に、ウエハＷが位置決めされる。

【００５６】以上のようにこの実施形態によれば、ウエ
ハＷは、ウエハＷの上方において中心軸Ｏに向かって傾
斜しているチャック面１４２に当接した状態で挟持爪２
４に挟持されるから、挟持爪２４の取付け状態が不良で
あった場合に、ウエハＷが浮き上がろうとしても、その
浮き上がりを規制することができる。また、ウエハＷの
下面に向かって処理液が吐出される場合であっても、ウ
エハＷの浮き上がりを規制することができる。さらに、
遮蔽板１１０がウエハＷの回転中にウエハＷから離隔さ
れる場合においても、ウエハＷの浮き上がりを規制する
ことができる。したがって、いずれの場合であっても、
ウエハＷが挟持爪２４から脱落することはない。そのた
め、ウエハＷの損傷を回避できる。

【００５７】また、ウエハＷの上面縁部にパーティクル
などが付着することを防止することができるから、ウエ
ハＷの上面縁部の汚染を防止できる。さらに、チャック
面１４２は傾斜しているから、処理中に処理液がチャッ
ク面１４２に付着した場合であっても、その処理液はチ
ャック面１４２の傾斜に従って下方に導かれ、最終的
に、チャック面１４２から排出される。したがって、チ
ャック面１４２からウエハＷに処理液が転移することを
防止できる。そのため、ウエハＷの汚染防止を図ること
ができる。

【００５８】さらにまた、ウエハＷの遠心力によりウエ
ハＷの縁部に導かれてきた処理液を、そのままウエハＷ
から振り切ることができるから、ウエハＷの縁部に処理
液が付着したままになることはない。そのため、ウエハ
Ｗの下面縁部の汚染を防止できる。本発明の実施の一形
態の説明は以上のとおりであるが、本発明は上述の実施
形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形
態では、チャック面１４２は、下端から上端に至るまで
一定の傾斜角θで傾斜している。しかし、たとえば図１
０に示すように、チャック面１６０が、中心軸Ｏに対向
する位置にある場合に、下端から挟持すべきウエハＷの
上面まで鉛直に形成された鉛直面部１６１と、ウエハＷ
の上面から上端まで上端側に向かうほど中心軸Ｏに向か
うように傾斜した傾斜面部１６２とを有するものであっ
てもよい。なお、傾斜面部１６２の傾斜角θは、ウエハ
Ｗが浮き上がって挟持爪２４から離脱しないような角度
に設定する必要がある。この構成によっても、ウエハＷ
の浮き上がりは規制されるから、ウエハＷの挟持爪２４
からの離脱を防止でき、その結果ウエハＷの損傷を回避
することができる。

【００５９】また、上記実施形態では、ＩＣの製造に用
いられるウエハＷに処理を施すためのウエハ処理装置に
本発明を適用する場合を説明しているが、本発明は、た
とえばＬＣＤ用ガラス基板やＰＤＰ用ガラス基板に対し
て処理を施すための基板処理装置に適用することができ
るのはもちろんである。その他、特許請求の範囲に記載
された範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るウエハ処理装置の構
成を示す縦断面図である。

【図２】回転軸の上端付近の構成を詳述するための拡大
断面図である。

【図３】挟持機構の構成を示す平面図である。

【図４】挟持爪の構成を示す平面図である。

【図５】図４の矢視方向Ａから見た側面図である。

【図６】図４の矢視方向Ｂから見た側面図である。

【図７】図４の矢視方向Ｃから見た側面図である。

【図８】ウエハの挟持および挟持解除について説明する
ための図である。

【図９】ウエハの挟持状態を説明するための図である。

【図１０】本発明の他の実施形態に係るウエハ処理装置
における挟持爪の構成を示す側面図である。

【図１１】従来のウエハ処理装置の構成を概略的に示す
側面図である。

【図１２】従来の挟持爪の構成を示す側面図である。

【符号の説明】

４チャック軸（挟持部材駆動手段）１２処理液吐出ノズル（ノズル）２３回転板２４挟持爪（基板挟持部材）２５爪操作リンク（挟持部材駆動手段）３１チャック駆動機構（挟持部材駆動手段）１１０遮蔽板１１２処理流体供給パイプ１１３処理流体吐出ノズル１１４昇降駆動部１４２チャック面Ｗウエハ θ 傾斜角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能に設けられた回転板と、基板の下面を保持しつつ基板を挟持するためのもので、
基板を挟持するための基板挟持位置と、基板の挟持を解
除する基板開放位置との間で変位可能に上記回転板に設
けられた基板挟持部材と、この基板挟持部材を上記基板挟持位置と基板開放位置と
の間で変位させる挟持部材駆動手段と、上記基板挟持部材に設けられ、上記基板挟持部材が上記
基板挟持位置に位置している状態で基板の縁部に当接
し、基板の縁部が当接している状態でその基板の上方に
おいて基板の内部に向かって所定の傾斜角で傾斜してい
るチャック面とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】上記基板挟持部材に挟持された基板に対し
て処理液を吐出するためのノズルをさらに含むことを特
徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】上記ノズルは、上記基板挟持部材に挟持さ
れた基板の下面に向けて処理液を吐出するものであるこ
とを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】上記チャック面は、基板の縁部が当接して
いる状態で基板の下方から上方に至るまで上記傾斜角で
傾斜するように形成されているものであることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装
置。
【請求項５】上記基板挟持部材に挟持された基板の上方
において、上記基板に対して接近および離隔可能に設け
られ、基板と対向する面がほぼ平面状の遮蔽板をさらに
含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載の基板処理装置。