(57)【要約】【課題】この発明は、半導体ウエハや液晶用ガラス基板などの板状部材を、下面に触れることなく支持するとともに、その周縁部を確実にクランプできる板状部材の把持装置を提供することにある。【解決手段】回転駆動される回転体７と、この回転体の周方向に所定の間隔で設けられ、上記回転体の径方向内方に向って低く傾斜し半導体ウエハＵの下面周辺部を支持する受け面２１を有する複数の傾斜エッジ２０と、これら複数の傾斜エッジの近傍にそれぞれ設けられたクランプピン１９と、これらクランプピンを上記受け面の傾斜に沿って上記回転体の径方向内方に移動させて上記傾斜エッジに支持された半導体ウエハＵの周縁部を把持させる駆動機構８１とを備えた。【選択図】　　図１
2004079637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される回転体と、
この回転体の周方向に所定の間隔で設けられ、上記回転体の径方向内方に向って低く傾斜し板状部材の下面周辺部を支持する受け面を有する複数の支持部材と、
これら複数の支持部材の近傍にそれぞれ設けられた把持部材と、
これら把持部材を上記受け面の傾斜に沿って上記回転体の径方向内方に移動させて上記支持部材に支持された上記板状部材の周縁部を把持させる駆動機構と
を有することを特徴とする板状部材の把持装置。
【請求項２】
上記支持部材は、上記把持部材と一体的に設けられ、上記板状部材を支持した状態で、上記把持部材とともに上記受け面の傾斜方向に沿って上記回転体の径方向内方に移動することを特徴とする請求項１記載の板状部材の把持装置。
【請求項３】
上記支持部材は上記回転体の径方向内方への移動が規制されていることを特徴とする請求項１記載の板状部材の把持装置。
【請求項４】
上記支持部材は上記板状部材の支持位置よりも下方に退避可能であることを特徴とする請求項３記載の板状部材の把持装置。
【請求項５】
回転駆動される回転体と、
この回転体の周方向に所定の間隔で設けられ、上記回転体の径方向内方に向って低く傾斜し板状部材の下面周辺部を支持する受け面を有する複数の支持部材と、
これら複数の支持部材の近傍にそれぞれ設けられた把持部材と、
これら把持部材を上記受け面の傾斜に沿って上記回転体の径方向内方に移動させて上記支持部材に支持された上記板状部材の周縁部を把持させる駆動機構と、
上記板状部材を上記回転体とともに回転させてその板面を処理する処理手段と
を有することを特徴とするスピン処理装置。
【請求項６】
回転駆動される回転体の周方向に所定の間隔で設けられ、上記回転体の径方向内方に向って低く傾斜した受け面を有する複数の支持部材の上記受け面に板状部材の下面周辺部を支持させる支持工程と、
上記回転体に上記支持部材の受け面に近傍位置して設けられた把持部材を上記受け面の傾斜に沿って上記回転体の径方向内方に移動させて上記受け面に支持された板状部材の周縁部を把持する把持工程と
を有することを特徴とする板状部材の把持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハや液晶用ガラス基板などの板状部材を周方向に回転させながら処理するスピン処理装置に係り、特に板状部材の周縁部を把持する板状部材の把持装置及び把持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程においては、半導体ウエハや液晶用ガラス基板などの板状部材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、上記板状部材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なわれる。
【０００３】
板状部材に対して洗浄や乾燥などの処理を行うためにはスピン処理装置が用いられる。図１１に示すように、このスピン処理装置はカップ体ａを有する。このカップ体ａ内には、板状部材としての半導体ウエハＵを把持するとともにモータｂによってウエハ回転軸Ｌ１　を中心として回転駆動される基板把持機構ｃがほぼ水平に設けられている。
【０００４】
上記モータｂの中空状の回転軸ｄには回転軸部材ｅがボルトｆによって固定されている。回転軸部材ｅはモータｂの回転軸ｄと同じく中空状であり、上端には上記基板把持機構ｃを構成する円板状の回転体ｇがボルトｈによって固定されている。
【０００５】
この回転体ｇは上板ｉと下板ｊとを接合してなり、周辺部には複数の軸部材ｋが等間隔、かつ回転軸Ｌ２　を中心として回転可能に設けられている。これら軸部材ｋの下端は上記回転体ｇの下面から突出し、これら突出した下端部にはそれぞれ小ギアｌが嵌着されている。
【０００６】
図１２に示すように、軸部材ｋの上端面には、回転軸Ｌ２　から偏心した位置にそれぞれクランプピンｍが突設されている。クランプピンｍの下部には、上記軸部材ｋの径方向中心側に延びる傾斜エッジｎが一体的に設けられ、これらクランプピンｍと傾斜エッジｎとで半導体ウエハＵの周縁部を把持する傾斜クランプｏを構成している。
【０００７】
上記傾斜エッジｎの上面には、クランプピンｍから離れるにつれて低く傾斜する傾斜面ｐが形成されている。この傾斜面ｐには半導体ウエハＵの周縁部が支持される。
【０００８】
上記回転軸部材ｅの上部にはギアｑが一対の軸受ｒを介して設けられている。このギアｑは上記軸部材ｋの下端に嵌着された各小ギアｌとそれぞれ噛合しており、ギアｇを回転軸部材ｅに対して回転させることで、ギアｇと噛合している小ギアｌはすべて同一方向に回転される。
【０００９】
小ギアｌが回転すると、軸部材ｋの上面に設けられた傾斜クランプｏも小ギアｌと同一方向に回転される。それによって、傾斜クランプｏのクランプピンｍは、回転軸Ｌ２　を中心として偏心回転しながら、傾斜エッジｎに支持された半導体ウエハＵに接近する。
【００１０】
そして、傾斜エッジｎに支持された半導体ウエハＵは、クランプピンｍによりウエハ回転軸Ｌ１　を中心にセンタリングされ、ついには周縁部をクランプされることになる。
【００１１】
基板把持機構ｃに把持された半導体ウエハＵの上面側には、半導体ウエハＵの上面を処理するための上面ノズルｓが配設され、下面側には下面を処理するための下面ノズルｔが配設されている。
【００１２】
これら上面ノズルｓ及び下面ノズルｔからは、それぞれ半導体ウエハＵの上下面に向けて種々の処理液が噴射される。それによって、基板把持機構ｃとともに回転する半導体ウエハＵに対して各処理がなされるようになっている。
【００１３】
なお、半導体ウエハＵをクランプするクランプ力は、回転軸部材ｅの周囲に螺旋状にまかれたクランプバネｕの捩じり力で与えられる。半導体ウエハＵのクランプを開放する場合は、ギア回転ピンｖを図示しないモータ固定テーブルから、図１１に矢印イで示す方向に上昇させて行う。
【００１４】
すなわち、ギア回転ピンｖの先端をギアｇの下面に当接させてギアｇの回転を止め、この状態でモータｂを回転させることで、小ギアｌを半導体ウエハＵをクランプする際に与えた回転と逆方向に回転させることができる。この動作によって半導体ウエハＵはクランプを開放される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体ウエハＵの周縁部をクランプするために、各軸部材を回転軸Ｌ２　を中心として回転すると、この半導体ウエハＵの下面周辺部は、軸部材の回転に伴って各傾斜エッジの傾斜面を摺接しながら上昇することになる。このとき、傾斜面にキズなどが生じていると、下面周辺部が傾斜面で引っ掛かり、その部分が傾斜面を上昇しなくなることがある。
【００１６】
しかしながら、引っ掛かりが生じた傾斜エッジと隣接する傾斜エッジは、軸部材とともに回転しながら半導体ウエハＵの下面周辺部をせり上げるため、半導体ウエハＵは回転体の上面側で傾斜し、引っ掛かりが生じた傾斜エッジに対してウエハ回転軸Ｌ１　の反対側に位置する傾斜エッジでは、半導体ウエハＵが傾斜エッジから大きく浮き上がることがある。
【００１７】
その結果、半導体ウエハＵがクランプピンの高さ以上に浮き上がると、クランプピンを回転体の径方向内方に移動させても、クランプピンは半導体ウエハＵの周縁部に当接することができないため、半導体ウエハＵを確実にクランプすることができない。
【００１８】
このような不安定なクランプ状態のままで半導体ウエハＵを乾燥処理すると、半導体ウエハＵを高速回転することで生じる大きな遠心力によって、半導体ウエハＵの破損や装置の破損等の重大な事故の原因となる可能性がある。
【００１９】
そこで、半導体ウエハＵを確実にクランプするために、クランプピンを長くするということが考えられる。
【００２０】
しかしながら、クランプピンを長くすると、クランプピンの半導体ウエハＵの上面側に突出する寸法が大きくなる。そのため、半導体ウエハＵの乾燥処理時に遠心力によって半導体ウエハＵの板面から径方向外方に向って飛散する処理液がクランプピンに衝突し易く、このクランプピンで反射した処理液が半導体ウエハＵに再び付着し、板面の清浄度が低下するということがある。
【００２１】
また、半導体ウエハＵを高速回転させると、半導体ウエハＵの上面側に大きく突出したクランプピンによって、カップ体内の気流に乱れが生じ、半導体ウエハＵの処理に対して悪影響を及ぼすことがある。
【００２２】
この発明は、上記事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、半導体ウエハや液晶用ガラス基板などの板状部材を、下面に触れることなく支持するとともに、その周縁部を確実にクランプできる板状部材の把持装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、回転駆動される回転体と、この回転体の周方向に所定の間隔で設けられ、上記回転体の径方向内方に向って低く傾斜し板状部材の下面周辺部を支持する受け面を有する複数の支持部材と、これら複数の支持部材の近傍にそれぞれ設けられた把持部材と、これら把持部材を上記受け面の傾斜に沿って上記回転体の径方向内方に移動させて上記支持部材に支持された上記板状部材の周縁部を把持させる駆動機構とを有することを特徴とする板状部材の把持装置にある。
【００２４】
請求項２記載の発明は、上記支持部材は、上記把持部材と一体的に設けられ、上記板状部材を支持した状態で、上記把持部材とともに上記受け面の傾斜方向に沿って上記回転体の径方向内方に移動することを特徴とする請求項１記載の板状部材の把持装置にある。
【００２５】
請求項３記載の発明は、上記支持部材は上記回転体の径方向内方への移動が規制されていることを特徴とする請求項１記載の板状部材の把持装置にある。
【００２６】
請求項４記載の発明は、上記支持部材は上記板状部材の支持位置よりも下方に退避可能であることを特徴とする請求項３記載の板状部材の把持装置にある。
【００２７】
請求項５記載の発明は、回転駆動される回転体と、この回転体の周方向に所定の間隔で設けられ、上記回転体の径方向内方に向って低く傾斜し板状部材の下面周辺部を支持する受け面を有する複数の支持部材と、これら複数の支持部材の近傍にそれぞれ設けられた把持部材と、これら把持部材を上記受け面の傾斜に沿って上記回転体の径方向内方に移動させて上記支持部材に支持された上記板状部材の周縁部を把持させる駆動機構と、上記板状部材を上記回転体とともに回転させてその板面を処理する処理手段とを有することを特徴とするスピン処理装置にある。
【００２８】
請求項６記載の発明は、回転駆動される回転体の周方向に所定の間隔で設けられ、上記回転体の径方向内方に向って低く傾斜した受け面を有する複数の支持部材の上記受け面に板状部材の下面周辺部を支持させる支持工程と、上記回転体に上記支持部材の受け面に近傍位置して設けられた把持部材を上記受け面の傾斜に沿って上記回転体の径方向内方に移動させて上記受け面に支持された板状部材の周縁部を把持する把持工程とを有することを特徴とする板状部材の把持方法にある。
【００２９】
この発明によれば、把持部材を受け面の傾斜に沿って移動させながら板状部材の周縁部に係合させるから、受け面に支持された板状部材の周縁部を円滑かつ確実に把持することができる。
【００３０】
【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。
【００３１】
図１〜図４はこの発明の第１の実施形態を示し、図１はスピン処理装置の構成を示す部分断面図、図２は板状部材の把持装置の概略的構成を示す斜視図、図３は板状部材の把持装置が半導体ウエハＵをクランプしていない状態を示す概略図、図４は板状部材の把持装置が半導体ウエハＵをクランプしている状態を示す概略図である。
【００３２】
図１に示すスピン処理装置はカップ体１を有する。このカップ体１は上面が開放した筒状体からなり、上端部には径方向内方に向って傾斜する傾斜板１ａが全周にわたって設けられている。上記カップ体１の底板１ｂの径方向ほぼ中心部には上下に連通する挿通孔２が形成されており、この底板１ｂの下面側には上記挿通孔２と対応位置して制御モータ３が配置されている。
【００３３】
この制御モータ３は筒状の固定子３ａと、この固定子３ａの内部に回転可能に挿入された同じく筒状の回転子３ｂとを有し、回転子３ｂは図示しない制御装置によって回転駆動されるようになっている。
【００３４】
回転子３ｂの上端には、回転軸部材４がその軸線を回転子３ｂの回転軸と一致させて固定されている。この回転軸部材４は上記制御モータ３の固定子３ａ及び回転子３ｂと同様に筒状をなし、回転子３ｂに接合される下端部には鍔部５が全周にわたって形成されている。
【００３５】
上記回転軸部材４は、上記カップ体１の底板１ｂに形成された挿通孔２から底板１ｂの上面側に突出しており、上端にはカップ体１内にほぼ水平に配置された板状部材把持装置６がその中心軸Ｌを回転軸部材４の軸線と一致させて設けられている。
【００３６】
この板状部材把持装置６は、上記制御モータ３によって中心軸Ｌを中心として回転駆動される回転体７を有する。この回転体７は開口面を下方に向けて配置された皿状体からなる上板８の内周面に、断面視ほぼＬ字状の板材からなる複数、この実施の形態では３つのケーシング９を周方向に対して等間隔に接合してなる。
【００３７】
上板８の径方向中心部には上記回転軸部材４の内部空間と連通する挿通孔８ａが形成され、上面の挿通孔８ａ周辺部には環状壁８ｄが突設されている。
【００３８】
各ケーシング９の側壁９ａ内面には、断面視でコ字状をなす案内レール１０ａが、開口面を回転軸部材４側に向けるとともに、水平面に対して軸線を角度αで傾斜させた姿勢で固着されている。
【００３９】
各案内レール１０ａの内側には、それぞれ矩形状のスライダ１０ｂが案内レール１０ａの軸線に沿って移動可能に設けられ、これら案内レール１０ａとスライダ１０ｂとでリニアガイド１０を構成している。
【００４０】
各スライダ１０ｂの回転軸部材４と対向する側面には、それぞれラック１１が歯筋をほぼ垂直にして設けられている。すなわち、各ラック１１はスライダ１０ｂとともに案内レール１０ａの軸線に沿って移動可能となっている。
【００４１】
回転軸部材４の上端部には、外周部に水平板１３ａを備えた平歯車１３が上下に離間して設けられた一対の軸受１２を介して回転可能に設けられている。この平歯車１３は、上記各ラック１１と噛合しており、回転軸部材４の周囲に螺旋状に巻かれたクランプバネ１４によって図１と図２に矢印イで示す方向に付勢されている。そして、上記各ラック１１と平歯車１３とリニアガイド１０とによって、後述するクランプピン１９および傾斜エッジ２０を駆動する駆動機構８１を構成している。
【００４２】
図１に示すように、上記カップ体１の底板１ｂの挿通孔２近傍には通孔１ｃが形成されている。この通孔１ｃからは、カップ体１の下面側に配置された図示しない機構により上下に駆動されるギア固定ピン４１がカップ体１内に突出している。
【００４３】
したがって、図１と図２に示すように、上記ギア固定ピン４１により平歯車１３の回転を回転軸部材４に対して固定して制御モータ３を回転すると、ケーシング９に対して平歯車１３は相対的に逆方向に回転することになる。また、クランプバネ１４の付勢方向である矢印イ方向に回転した場合、この平歯車１３と噛合した各ラック１１は矢印ロ方向に推進力を得ることになる。
【００４４】
しかし、各スライダ１０ｂは案内レール１０ａの軸線に沿って案内されるため、各スライダ１０ｂに一体的に取り付けられたラック１１は、このスライダ１０ｂとともに案内レール１０ａの軸線に沿って矢印ハで示す方向に移動することになる。
【００４５】
すなわち、各ラック１１は、平歯車１３の回転に伴って、平歯車１３と噛合するとともに、この平歯車１３の歯筋方向にスライドしながら、水平面に対して角度αで傾斜して移動するようになっている。
【００４６】
上記各ラック１１の長手方向の一端にはそれぞれ連結バー１５の一端がほぼ水平に固定されている。これら連結バー１５の他端側は、それぞれ上板８の側壁８ｂに各連結バー１５と対応位置して形成された長穴８ｃから、回転体７の径方向外側に突出しており、これら突出した連結バー１５の他端には、回転体７を上から覆うように配設された皿状のカバー体１６が支持されている。
【００４７】
また、各連結バー１５には、上板８とカバー体１６との間にそれぞれ軸部材１７がほぼ垂直に設けられ、これら軸部材１７の上端面にはそれぞれ傾斜クランプ１８が設けられている。
【００４８】
傾斜クランプ１８は、上記軸部材１７の上端面にほぼ垂直に設けられた把持部材としてのクランプピン１９と、このクランプピン１９の下部に回転体７の径方向内方に向って延設された支持部材としての傾斜エッジ２０とからなり、上記カバー体１６の上壁１６ａに傾斜クランプ１９と対応位置して形成された挿通孔１６ｂからカバー体１６の上面側に突出している。
【００４９】
すなわち、軸部材１７とラック１１とは連結バー１５を介して一体となっているから、平歯車１３を回転軸部材４に対して図１と図２に矢印イで示す方向に回転すると、各軸部材１７の上端面に一体的に設けられた各クランプピン１９および傾斜エッジ２０は、それぞれ各ラック１１の動きに連動して、水平面に対して角度αで傾斜して図１に矢印ニで示す方向、つまり回転体７の径方向内方に移動するようになっている。
【００５０】
それによって、後述するように、上記各傾斜エッジ２０に支持される半導体ウエハＵは、各クランプピン１９によって板状部材把持装置６の中心軸Ｌを中心としてセンタリングされ、ついには周縁部がクランプされるようになっている。
【００５１】
また、傾斜エッジ２０の上面には、回転体７の径方向内方に向って低く傾斜し、半導体ウエハＵの下面周辺部を支持する受け面２１が形成されている。受け面２１の傾斜角度は、上記リニアガイド１０の案内レール１０ａの取り付け角度と同じく水平面に対して角度αに設定されている。
【００５２】
そのため、各傾斜エッジ２０は、図３と図４に示すように、平歯車１３を回転軸部材４に対して矢印イ方向に回転すると、受け面２１がこの受け面２１を含む平面と面一を保ちながら移動するようになっている。
【００５３】
したがって、上記各傾斜クランプ１８が受け面２１に支持された半導体ウエハＵをクランプする際、各傾斜エッジ２０は半導体ウエハＵの下面側に滑り込むように移動するから、半導体ウエハＵを上昇させることなくクランプピン１９によってその周縁部を把持できるようになっている。
【００５４】
上記回転軸部材４および制御モータ３の回転子３ｂの内側には、固定筒体２２がほぼ垂直に設けられている。この固定筒体２２の上端には、径方向中心部を上記回転体７の中心と合わせてノズルヘッド２３が嵌入固定されている。
【００５５】
このノズルヘッド２３は、回転体７の上面側に突出しており、ノズルヘッド２３の下面周辺部には上板８に突設された上記環状壁８ｄを回転自在に収容する環状溝２３ａが形成されている。
【００５６】
つまり、環状壁８ｄと環状溝２３ａとでラビリンス構造を形成しており、後述するように、回転体７の上面側で飛散する処理液が上板８の挿通孔８ａおよび回転軸部材４の内部空間を通り、カップ体１の外部に流出するのを防止している。
【００５７】
上記ノズルヘッド２３には複数、この実施の形態では２つの下ノズル２４が埋設されている。これら下ノズル２４には、それぞれ固定筒体２２内に配設された供給管２５の先端がそれぞれ接続されている。また、上記カバー体１６の上壁１６ａには、これら下ノズル２４が露出する位置に挿通孔１６ｃが形成されている。
【００５８】
それによって、上記各下ノズル２４は、上記各供給管２５から供給される処理液を傾斜クランプ１８に把持された半導体ウエハＵの下面に向けて噴射できるようになっている。
【００５９】
また、上記傾斜クランプ１８に支持される半導体ウエハＵの上面側には上ノズル２６が配置されている。この上ノズル２６には供給管２６ａの先端が接続されている。それによって、この上ノズル２６は、供給管２６ａから供給される処理液を傾斜クランプ１８に把持された半導体ウエハＵの上面に向けて噴射できるようになっている。
【００６０】
次に上記構成のスピン処理装置を使用する際の作用について説明する。
【００６１】
上記スピン処理装置に板状部材としての半導体ウエハＵを供給する場合、まず、ギア回転ピン４１の先端を平歯車１３の水平板１３ａ下面に当接させて、平歯車１３の回転を止める。
【００６２】
次いで、この状態のまま制御モータ３を駆動することで、平歯車１３を回転軸部材４に対して図１と図２に矢印ホで示す方向、すなわちクランプバネ１４による付勢方向と反対方向に相対的に回転させる。それによって、各軸部材１７の上端面に設けられた傾斜クランプ１８を回転体７の径方向外方に移動させる。
【００６３】
上記傾斜クランプ１８を所定位置まで移動させたならば、各傾斜エッジ２０の受け面２１に半導体ウエハＵの下面周辺部を支持させる。次に制御モータ３を逆方向に回転させることで、クランプピン１９がウエハエッジをセンタリングしながら把持する。その後、ギア回転ピン４１による平歯車１３への入力を解除する。
【００６４】
そして、クランプバネ１４による付勢を利用して平歯車１３を回転軸部材４に対して矢印イ方向に回転させ、傾斜クランプ１８を回転体７の径方向内方に移動させる。
【００６５】
その結果、クランプピン１９は、回転体７の径方向内方に移動し、傾斜エッジ２０に支持された半導体ウエハＵの周縁部に係合するから、半導体ウエハＵは回転体７の上面側にクランプされる。すなわち、半導体ウエハＵをクランプするクランプ力は、回転軸部材４の周囲に螺旋状にまかれたクランプバネ１４の捩じり力で与えられる。
【００６６】
半導体ウエハＵが回転体７の上面側にしっかりとクランプされたならば、制御モータ３を駆動することで、半導体ウエハＵを周方向に回転させてその上下両面に対して各処理をなす。
【００６７】
半導体ウエハＵの処理が終了したならば、再びギア回転ピン４１と制御モータ３によって平歯車１３を回転軸部材４に対して矢印ホで示す方向に相対回転することで、クランプピン１９による半導体ウエハＵのクランプを解除し、半導体ウエハＵを回転体７の上面側から取りはずす。
【００６８】
以上で、上記スピン処理装置による工程が終了する。
【００６９】
上記構成のスピン処理装置によれば、半導体ウエハＵの周縁部を把持するクランプピン１９を傾斜エッジ２０の受け面２１の傾斜に沿って回転体７の径方向内方に移動させるようにした。
【００７０】
そのため、半導体ウエハＵの周縁部を受け面２１の傾斜に沿って押すことができるから、半導体ウエハＵの周縁部が受け面２１に引っ掛かり難くなっている。したがって、半導体ウエハＵの周縁部にクランプピン１９を係合させる際、回転体７の上面側に半導体ウエハＵを円滑かつ確実にクランプすることができる。
【００７１】
しかも、クランプピン１９と傾斜エッジ２０とを一体的に形成することで、クランプピン１９を半導体ウエハＵに接近させる際に、傾斜エッジ２０を受け面２１の傾斜に沿って回転体７の径方向内方に移動させるようにした。
【００７２】
そのため、受け面２１に支持された半導体ウエハＵにクランプピン１９を接近させる際、半導体ウエハＵが受け面２１に対して上昇しないから、受け面２１にかかる半導体ウエハＵの荷重が小さくなる。
【００７３】
その結果、クランプ動作時に半導体ウエハＵの周縁部が受け面２１に引っ掛かり難くなるから、回転体７の上面側に半導体ウエハＵを円滑かつ確実にクランプすることができる。
【００７４】
図５〜図８は、この発明の第２の実施の形態を示し、図５はスピン処理装置の構成を示す部分断面図、図６は係るスピン処理装置の平面図、図７は傾斜エッジと半導体ウエハＵとの偏心を示す平面図、図８は図７にλで示す偏心量に対する半導体ウエハＵの最大浮き上がり量δの値を示すグラフである。
【００７５】
図５に示すスピン処理装置の回転体７を構成する上板８の側壁８ｂには、６つの支持部材としての傾斜エッジ３１が等間隔、つまり周方向に対してほぼ６０度の間隔で連結部材３２を介して一体的に設けられている。
【００７６】
傾斜エッジ３１の上面には、上記第１の実施の形態と同様に、回転体７の径方向内方に向って低く傾斜し半導体ウエハＵの下面周辺部を係合支持する受け面３３が形成されており、この受け面３３の傾斜角度は水平面に対して角度αをなしている。
【００７７】
図６に示すように、傾斜エッジ３１に対して回転体７の周方向にわずかにずれた位置には、上記第１の実施の形態と同じ駆動機構８１によって駆動される軸部材３４がそれぞれ設けられ、各軸部材３４の上端面には、それぞれ把持材としてクランプピン３５が立設されている。
【００７８】
図５に示すように、上記クランプピン３５は、上記カバー体１６の上壁１６ａに各クランプピン３５と対応位置して形成された挿通孔３４ａからカバー体１６の上面側に突出している。すなわち、これらクランプピン３５は上記傾斜エッジ３１の受け面３３の側方でこの受け面３３の傾斜に沿って移動するようになっている。
【００７９】
このように、この実施の形態では、半導体ウエハＵを支持する傾斜エッジ３１をクランプピン３５から分離し、回転体７に対して一体的に設けた。
【００８０】
そのため、半導体ウエハＵは、クランプピン３５が半導体ウエハＵの周縁部に接触するまで、傾斜エッジ３１に対して相対移動しないから、周縁部が受け面３３に引っ掛かることで生じる半導体ウエハＵの浮き上がりを抑制することができる。
【００８１】
しかしながら、このように回転体７に固定された傾斜エッジ３１によって半導体ウエハＵを支持する場合でも、この実施の形態のように受け面の形状として平面を用いた場合、傾斜エッジ３１への半導体ウエハＵの供給の仕方によっては、半導体ウエハＵの周縁部に浮き上がりが生じることがある。
【００８２】
すなわち、半導体ウエハＵをその下面に接触することなく支持するためには、受け面３３を回転体７の径方向内方に向って低く傾斜させる必要があるが、受け面３３に傾斜を持たせることで、半導体ウエハＵが回転体７の中心軸Ｌに対して偏心して支持された場合に、半導体ウエハＵの周縁部に傾斜エッジ２０から浮き上がる部分が発生する。
【００８３】
このようにして発生した傾斜エッジ３１からの浮き上がり量δがクランプピン３５の高さを超えると、クランプピン３５を半導体ウエハＵに接近させても周縁部と係合することできず、所謂クランプミスとなることがある。
【００８４】
そこで、発明者は、受け面３３の傾斜角度αを種々に変えて、半導体ウエハＵの浮き上がり量δを計算した。この計算では、図７に示すように、計算モデルとして、円環状に等間隔で配設された６つの傾斜エッジ３１ａ〜３１ｆを用い、これら傾斜エッジ３１ａ〜３１ｆに対して半導体ウエハＵを偏心支持させた場合における傾斜エッジ３１ｅでの半導体ウエハＵの浮き上がり量δを算出した。
【００８５】
なお、この半導体ウエハＵは、上記６つの傾斜エッジ３１ａ〜３１ｆのうちの隣接する３つ傾斜エッジ３１ａ、３１ｂ、３１ｃによって３点支持されており、残りの傾斜エッジ３１ｄ、３１ｅ、３１ｆとは非接触となっている。
【００８６】
上記計算の結果、図８に示すように、傾斜角度αを小さくすると、与えた偏心量λに対する浮き上がり量δの値が低下することを確認した。さらに、各傾斜角度αにおいて、偏心量λを大きくすると、傾斜エッジ３１ｅに対する半導体ウエハＵの浮き上がり量δは大きくなることを確認した。
【００８７】
上記計算における各条件は以下の通りである。
【００８８】
半導体ウエハＵの直径寸法…３００ｍｍ
受け面の傾斜角度…２０度および３０度
偏心量…０ｍｍ〜５ｍｍ
この計算によれば、浮き上がり量δが最大となる条件、すなわち、図８に点Ｐで示すように、受け面３３の傾斜角度αを３０度、偏心量δを５ｍｍとしても、その浮き上がり量δは０．１３ｍｍ程度であった。
【００８９】
この結果から、図５に示した第２の実施の形態に係るクランプピン３５の高さ寸法を半導体ウエハＵの厚さ程度まで低下させることができることがわかる。
【００９０】
したがって、受け面３３の傾斜角度αを小さく設定することで、クランプピン３５の高さ寸法を低下できるから、半導体ウエハＵを乾燥処理する際に遠心力によって板面から飛散した処理液がクランプピン３５に衝突し難くなっている。
【００９１】
その結果、クランプピン３５で跳ね返った処理液が半導体ウエハＵの板面に再付着するのを防止できるから、洗浄処理によって清浄となった半導体ウエハＵの板面が、その後の乾燥処理によって汚染されるということを防止している。
【００９２】
また、クランプピン３５の高さ寸法が低下することで、板状部材把持装置６が高速回転することによってカップ体１内に生じる気流に、処理にとって好ましくない乱れが発生するのを抑制することができる。
【００９３】
なお、通常は、半導体ウエハＵが隣接した上記３つの傾斜エッジ３１ａ、３１ｂ、３１ｃによって支持されることは考え難いが、このような場合、すなわち、傾斜エッジ３１ｅにおける浮き上がり量δが最も大きくなる場合においても、上術したように、クランプピン３５の高さ寸法を非常に低く設定することができるのである。
【００９４】
そのため、傾斜エッジ３１に形成される受け面３３の傾斜角度αを小さくすることは、液はね防止による洗浄効果の向上という観点において非常に有効といえる。
【００９５】
なお、上記第２の実施の形態では、クランプピン３５を傾斜エッジ３１の受け面３３の傾斜角度αとほぼ同じ角度で回転体７の径方向内方に移動させたが、この発明は、これに限定されるものではなく、たとえばクランプピン３５を受け面３３の傾斜角度αに対して±３０度程度に収まる範囲で移動させてもよい。
【００９６】
このように、クランプピン３５の移動角度にある程度の幅をもたせることで、種々の効果が得られる。たとえば、クランプピン３５を受け面３３の傾斜角度α＋３０度程度で移動させる場合、半導体ウエハＵの周縁部を傾斜エッジ３１に押し付けながら、回転体７の径方向内方に向けて押すことができるから、半導体ウエハＵを安定してクランプすることができる。
【００９７】
一方、クランプピン３５を受け面３３の傾斜角度α−３０度程度で移動させる場合、半導体ウエハＵに余計な押し付け力を加えることなく、その周縁部をクランプできるから、半導体ウエハＵと上記受け面３３との間に働く摩擦力が低下し、クランプピン３５を円滑に移動することができる。
【００９８】
また、クランプピン３５を受け面３３の傾斜に沿って移動させる場合でも、クランプピン３５の形状を変形することで、上述した効果を得ることができる。すなわち、クランプピン３５の形状を逆テーパ状とすることで、半導体ウエハＵを傾斜エッジ３１の受け面３３に押し付けることができ、また、円筒状、或いはテーパ状とすることで半導体ウエハＵと受け面３３との間の摩擦力を小さくすることができる。
【００９９】
なお、上記受け面３３の形状としては、たとえば球面を用いてもよい。すなわち、半導体ウエハＵは円板状であるため、受け面３３の形状を球面状にすることで、受け面３３に支持された半導体ウエハＵが板状部材把持装置６の中心軸Ｌから偏心していても、半導体ウエハＵと受け面３３とがなす角度が常に一定に保たれる。
【０１００】
そのため、クランプピン３５を受け面３３、すなわち球面に沿って回転体７の径方向内方に向けて移動させることで、これら受け面３３に支持された半導体ウエハＵを終始一定の押し付け力で押すことができるから、半導体ウエハＵを一層円滑にクランプすることが可能となる。
【０１０１】
図９と図１０は、この発明の第３の実施の形態を示す。この実施の形態は、上記第２の実施の形態に係る傾斜エッジ３１の支持機構に関するものであって、各傾斜エッジ３１を回転体７に一体的に連結することで支持する上記連結部材３２に代えて、洗浄処理時に各傾斜エッジ３１を半導体ウエハＵの支持位置から下方に退避させる退避機能を備えた退避支持機構５１を設けたものである。
【０１０２】
この退避支持機構５１は、回転体７を構成する上板８の側壁８ｂに部材８２を介して一体的に設けられた軸受５２と、長手方向中途部がこの軸受５２によって上下方向にのみ移動可能に支持され、上端に上記傾斜エッジ３１を有し、下端部側に鍔部５３を有する支持軸５４と、上記カップ体１の内部下側にほぼ水平に配置されたリング体５５とからなる。
【０１０３】
リング体５５には支持軸５４と対応位置して挿通孔５６が形成されており、図示しない駆動装置によって上下動されるようになっている。各挿通孔５６の孔径は支持軸５４の外径よりもやや大きく、かつ鍔部５３の外径よりも小さく設定されている。
【０１０４】
そのため、上記駆動装置によってリング体５５を上方に駆動すると、リング体５５の挿通孔５６の肩部が支持軸５４の鍔部５３を上方に押し上げるから、各支持軸５４の上端に設けられた各傾斜エッジ３１は支持軸５４と一体的に上昇するようになっている。
【０１０５】
上記構成のスピン処理装置を使用する際の作用について説明する。
【０１０６】
上記スピン処理装置を使用する場合、まず、所定の高さ（支持位置）に設定された複数の傾斜エッジ３１に半導体ウエハＵを供給する。傾斜エッジ３１が半導体ウエハＵの下面周辺部を支持したならば、クランプピン３５を回転体７の径方向内方に移動させてその周縁部をクランプするとともに、上記リング体５５を下降させる。
【０１０７】
リング体５５を下降させると、このリング体５５により鍔部５３を介して支持されていた支持軸５４は、リング体５５とともに下降する。そして、各傾斜エッジ３１の下面がカバー体１６の上面に到達すると、支持軸５４の下降は停止するため、リング体５５のみがそのまま下降し続け、支持軸５４の下端がリング体５５に形成された挿通孔５６から抜けることになる。
【０１０８】
支持軸５４の下端がリング体５５の挿通孔５６から抜けたならば、上記駆動装置によってリング体５５の下降を停止させるとともに、クランプピン３５によって周縁部をクランプされた半導体ウエハＵを周方向に回転させて、その板面に対して各処理をなす。
【０１０９】
半導体ウエハＵの処理が終了したならば、駆動装置によってリング体５５を上昇させて傾斜エッジ３１を上記支持位置に設定し、半導体ウエハＵのクランプを解除する。それによって、傾斜エッジ３１に支持された半導体ウエハＵをスピン処理装置から取り出す。以上で、スピン処理装置による半導体ウエハＵの処理が終了する。
【０１１０】
このような構成のスピン処理装置によれば、半導体ウエハＵを処理するとき、傾斜エッジ３１を下方に退避させるようにした。
【０１１１】
そのため、半導体ウエハＵを乾燥処理する際、半導体ウエハＵの回転による遠心力で半導体ウエハＵの板面から径方向外方に向って飛散する洗浄液が傾斜エッジ３１と衝突し難くなるから、傾斜エッジ３１による跳ね返りで半導体ウエハＵの板面に洗浄液が再付着するのが防止される。
【０１１２】
しかも、この実施の形態では、傾斜エッジ３１が半導体ウエハＵの支持位置から下方に退避した際、その受け面３３がカバー体１６の上面側に位置するようにした。
【０１１３】
そのため、各処理によって傾斜エッジ３１の受け面３３に付着した処理液を、洗浄処理時に洗浄液によって洗い流すことができるから、その後に傾斜エッジ３１に供給される半導体ウエハＵの下面周縁部が処理液によって汚染されるのを防止している。
【０１１４】
なお、この発明は上記各実施の形態に限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能である。たとえば、板状部材としては半導体ウエハＵに限定されるものではなく、液晶用ガラス基板Ｗであってもよく、要は高精度に洗浄処理することが要求される板上部材であれば、この発明を適用することができる。
【０１１５】
しかしながら、通常、液晶用ガラス基板Ｗは矩形板状であるため、上記各実施の形態に係る板状部材把持装置６をそのままの形で用いることはできない。そこで、液晶用ガラス基板Ｗにこの発明を適用する場合には、上記板状部材把持装置６に代えて、液晶用ガラス基板Ｗの四隅部を把持する矩形板材用把持装置を用いることになる。
【０１１６】
この矩形板材用把持装置としては、スピン処理装置において、矩形板状の液晶用ガラス基板Ｗを保持するために一般的に用いられる回転テーブルを使用し、この回転テーブルの四隅部に設けられ液晶用ガラス基板Ｗの角部を支持する支持部を上記各実施の形態と同様に、受け面を備えた傾斜エッジとクランプピンとで構成される傾斜クランプとすればよい。
【０１１７】
すなわち、上記第１の実施の形態と同様に、液晶用ガラス基板Ｗを傾斜エッジに支持させるとともに、クランプピンを傾斜エッジの受け面の傾斜に沿って上記液晶用ガラス基板Ｗの径方向中心側に移動させることで、液晶用ガラス基板Ｗの周縁部を把持する。
【０１１８】
なお、上記矩形板状部材用把持装置においても、上記第１の実施の形態のように、傾斜エッジとクランプピンとを一体的に設けることに限定されず、これらを別部材で形成してもよいことは言うまでもない。こうすることで、上記第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１１９】
また、上記各実施の形態では、傾斜エッジ２０およびクランプピン１９を回転体７の周方向に対して等間隔に配置したが、板状部材の対称軸に対称位置であれば、等間隔である必要はない。
【０１２０】
さらに、平歯車１３を回転させる際、ギア回転ピン４１の先端を平歯車１３の水平板１３ａ下面に当接させて平歯車１３の回転を止め、この状態で制御モータ３の回転子３ｂを回転させることで、平歯車１３を回転軸部材４に対して相対的に回転させたが、平歯車１３の回転を止めるために例えば傾斜したカム等を用いてもよい。
【０１２１】
【発明の効果】
この発明によれば、板状部材を上昇させることなく、その周縁部を把持することができるから、周縁部が受け面に引っ掛かり難く、板状部材をしっかりと、かつ確実に把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係るスピン処理装置の構成を示す部分断面図。
【図２】この発明の第１の実施の形態に係る板状部材把持装置の概略的構成を示す斜視図。
【図３】この発明の第１の実施の形態に係る板状部材把持装置が半導体ウエハをクランプしていない状態を示す概略図。
【図４】この発明の第１の実施の形態に係る板状部材把持装置が半導体ウエハをクランプしている状態を示す概略図。
【図５】この発明の第２の実施の形態に係るスピン処理装置の構成を示す部分断面図。
【図６】この発明の第２の実施の形態に係るスピン処理装置の平面図。
【図７】この発明の第２の実施の形態に係る傾斜エッジと半導体ウエハとの偏心を示す平面図。
【図８】図７にλで示す偏心量に対する半導体ウエハの最大浮き上がり量δを示すグラフ。
【図９】この発明の第３の実施の形態に係るスピン処理装置の構成を示す部分断面図。
【図１０】この発明の第３の実施の形態に係る傾斜エッジの支持機構の構成図。
【図１１】従来の実施の形態に係るスピン処理装置の構成を示す側断面図。
【図１２】従来の実施の形態に係る傾斜クランプの構成を示す部分拡大図。
【符号の説明】
Ｕ…半導体ウエハ（板状部材）
Ｗ…液晶用ガラス基板（板状部材）
６…板状部材把持装置
７…回転体
８１…駆動機構
２１、３３…受け面
２０、３１…傾斜エッジ（支持部材）
１９、３５…クランプピン（把持部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004079637.tif 000009
【図８】
2004079637.tif 000010
【図９】
2004079637.tif 000011
【図１０】
2004079637.tif 000012
【図１１】
2004079637.tif 000013
【図１２】
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