(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の基板を回転させて処理するスピン処理装置において、
回転駆動される回転体と、
この回転体の周辺部に周方向に１２０度間隔で偏心回転可能に設けられるとともに上記回転体の径方向内方に向かって低く傾斜し上記基板の下面の周縁部を支持する受け面を有する３つの支持部と、
上記回転体の周辺部に偏心回転可能に設けられ偏心回転することで上記基板の外周面に係合してこの基板をクランプする３つ若しくはそれ以上の数のクランプピンと
を具備したことを特徴とするスピン処理装置。
【請求項２】
上記回転体の周辺部には回転軸体が回転可能に設けられ、この回転軸体の上端面の偏心位置に上記クランプピン及びこのクランプピンと一体的に上記支持部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を回転させながら洗浄処理した後、乾燥処理するためのスピン処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、半導体装置の製造過程においては、基板としての円盤状の半導体ウエハ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基板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われることになる。
【０００３】
上記基板に対する洗浄や乾燥などの処理を行なうためにはスピン処理装置が用いられる。このスピン処理装置はカップ体を有する。このカップ体内には回転モータによって回転駆動される回転体が設けられている。この回転体の周辺部には周方向に所定間隔で複数の回転軸体が軸線を上記回転体の回転面に対して直交させて回転可能に設けられている。
【０００４】
上記回転軸体の上端面にはクランプピンが偏心して突設され、このクランプピンには上記回転体の回転面に対して傾斜したテーパ状の受け面を有する支持部が一体的に設けられている。
【０００５】
複数の回転軸体は駆動手段によって同一方向に回転駆動されるようになっている。したがって、上記基板の下面の周縁部を上記受け面に係合させた後、上記回転軸体を所定方向に回転させて上記クランプピンを偏心回転させれば、このクランプピンが基板の外周面に当接するから、基板を回転体に一体的にクランプすることができる。
【０００６】
回転体にクランプされた基板に所定の処理を行なった後、上記回転軸体を先程の所定方向と逆方向に回転させることで、基板のクランプ状態を解除することができるから、処理された基板を回転体から取り出すことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数の回転軸体を所定方向に回転させて回転体に基板をクランプするとき、基板は下面の周縁部が複数の支持部の受け面を摺動しながら相対的に上昇し、外周面がクランクピンに係合する。
【０００８】
しかしながら、基板の周縁部が上記受け面を上昇する際、各受け面と基板との間の摩擦抵抗に差があると、基板の周縁部が各受け面を移動（上昇）する時間に差が生じることになる。
【０００９】
従来、上記基板は回転体の周方向に所定間隔で設けられた４〜６つの受け面で支持するようにしている。その場合、基板をクランプするために回転軸体を回転させたとき、回転体の径方向一端に位置する受け面に対して基板の径方向一端が引っ掛かり、その受け面に対して基板の移動量が０であるとすると、上記回転体の径方向他端においては、受け面（支持部）の数が多くなればなる程、基板の浮き上がり量が大きくなるということがある。
【００１０】
たとえば、４つの受け面が回転体の周方向に９０度間隔で設けられている場合、回転体の径方向一端に位置する１つの受け面の隣りに位置する受け面は、基板の直径方向において、直径の２分の１の位置（基板の中心と対応する位置）にあることになる。そのため、この位置、つまり引っかかり点と基板の径方向中心に対応する位置の受け面で基板を支えることになる。引っかかり点を通る基板直径を考えるとき、前記基板の径方向中心の受け面を結んだ線との交点と、引っかかり点の高さの差をａとすると、径方向他端での浮き上がり量は２倍の２ａとなる。
【００１１】
また、受け面が回転体の周方向に６０度間隔で６つ設けられている場合には、径方向一端に位置する受け面の隣に位置する受け面は、基板の直径の４分の１の位置になる。そのため、この位置での基板の高さの差をａとすると、径方向他端での浮き上がり量は４倍の４ａとなる。
【００１２】
図４において、直線Ｘは受け面が４つの場合に、基板の径方向一端が受け面に引っ掛かり、浮き上がり量を０としたときの、径方向他端の浮き上がり量を示しており、直線Ｙは受け面が６つの場合に、基板の径方向一端の浮き上がり量が０のときの、径方向他端側の浮き上がり量を示している。
【００１３】
このように、回転体に４つ又は６つの受け面を設けた場合、基板の径方向一端が受け面に引っ掛かってクランプ時の移動量が０になると、基板の径方向他端での浮き上がり量が２倍又は４倍に拡大され、その浮き上がり量がクランプピンの高さを超えてしまうことがある。その場合、クランプピンによって基板をクランプできなくなるということがある。
【００１４】
基板が浮き上がっても、確実にクランプできるようにするためには、クランプピンを長くすればよい。しかしながら、クランプピンを長くすると、クランプ時に、クランプピンの基板の上面側に突出する寸法が大きくなる。それによって、基板の乾燥処理時に基板の上面から飛散する処理液がクランプピンに衝突して反射し、基板に再付着するということがあったり、基板を高速回転させることで生じる気流に乱れが生じるなどの悪影響を及ぼすため、実用的でない。
【００１５】
この発明は、支持部に形成された受け面によって基板を支持するとともに、この基板をクランクピンでクランプする場合に、基板が受け面に引っ掛かったとしても、クランクピンを長くすることなく確実にクランプ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。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
瀬尾旧交１の発明は、円盤状の基板を回転させて処理するスピン処理装置において、
回転駆動される回転体と、
この回転体の周辺部に周方向に１２０度間隔で偏心回転可能に設けられるとともに上記回転体の径方向内方に向かって低く傾斜し上記基板の下面の周縁部を支持する受け面を有する３つの支持部と、
上記回転体の周辺部に偏心回転可能に設けられ偏心回転することで上記基板の外周面に係合してこの基板をクランプする３つ若しくはそれ以上の数のクランプピンと
を具備したことを特徴とするスピン処理装置にある。
【００１７】
請求項２の発明は、上記回転体の周辺部には回転軸体が回転可能に設けられ、この回転軸体の上端面の偏心位置に上記クランプピン及びこのクランプピンと一体的に上記支持部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置にある。
【００２０】
この発明によれば、受け面を有する支持部の数を３つとしたことで、基板の径方向一端が受け面に引っ掛かっても、径方向他端の浮き上がり量を受け面が４つや６つの場合に比べて小さくすることができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
図１乃至図３はこの発明の第１の実施の形態を示し、図１に示すスピン処理装置は同図に鎖線で示すカップ体１を有する。このカップ体１の底部の径方向中心部には通孔２が穿設され、周辺部には複数の排出管１ａが周方向に所定間隔で接続されている。
【００２３】
上記通孔２には円筒状の動力伝達体３が設けられている。この動力伝達体３は駆動源としての制御モータ４によって回転駆動される。この制御モータ４は筒状の固定子５と、この固定子５内に回転可能に挿入された同じく筒状の回転子６とを有する。
【００２４】
上記動力伝達体３は下端が上記回転子６の上端面に接合され、ねじ７によって固定されている。したがって、上記動力伝達体３は上記回転子６と一体に回転するようになっている。
【００２５】
上記動力伝達体３のカップ体１内に突出した上端部には回転体１１が取付けられている。この回転体１１は円盤状をなした下板１２と上板１３とを接合してなり、これら下板１２と上板１３との中心部分には上記動力伝達体３の内部空間に連通する通孔１４が形成されている。
【００２６】
上記回転体１１の上板１３の周辺部の上面には、周方向に所定間隔、たとえば６０度間隔で６つの支持筒部１５が一体に突設されている。上記下板１２の上記支持筒部１５と対応する部分には通孔１６が形成されている。
【００２７】
上記支持筒部１５と通孔１６には、各々ブッシュ１７ａ，１７ｂが嵌着され、このブッシュ１７ａ，１７ｂには回転軸体１８が回転可能に支持されている。この回転軸体１８は、上記ブッシュ１７ａ，１７ｂに支持された軸部１９と、この軸部１９の上端部に一体形成された上記軸部１９よりも大径な頭部２０とを有する。
【００２８】
図２と図３に示すように、６つの回転軸体１８のうち、１つおきの３つの回転軸体１８の頭部２０の上端面には逆テーパ状のクランプピン２１と受け面２２ａを有する支持部２２とが一体形成されたクランプ部材２３が上記回転軸体１８の回転中心から偏心量ｅで偏心して設けられている。つまり、クランプピン２１は受け面２２ａの上端に位置するよう設けられている。
【００２９】
上記支持部２２の受け面２２ａは回転体１１の径方向中心に向かって低く傾斜しており、これら３つの受け面２２ａによって半導体ウエハなどの円盤状の基板Ｗの周縁部の下面が支持されるようになっている。
【００３０】
残りの３つの回転軸体１８の頭部２０の上端面には、この回転軸体１８の回転中心から偏心量ｅの位置に逆テーパ状のクランプピン２１が突設されている。つまり、受け面２２ａを有する支持部２２は回転体１１の周方向に１２０度間隔で３つ設けられ、クランプピン２１は周方向に６０度間隔で６つ設けられている。
【００３１】
クランプピン２１の数は６つに限定されず、３つ或いはそれ以上であればよく、回転体１１にはクランプピン２１の数に応じた数の回転軸体１８を設けるようにすればよい。
【００３２】
基板Ｗの下面周縁部を上記支持部２２の受け面２２ａに係合載置した状態で、各回転軸体１８を図３に矢印で示す時計方向に回転させると、上記クランプピン２１と支持部２２とが偏心回転する。
【００３３】
それによって、クランプピン２１と支持部２２とが基板Ｗの外周面に接近する方向へ偏心回転するから、基板Ｗの下面周辺部が支持部２２の受け面２２ａを相対的に上昇する。
【００３４】
基板Ｗの周縁部が受け面２２ａのほぼ上端まで上昇すると、図２に示すようにその外周面にクランプピン２１が係合する。それによって、基板Ｗは、３つの支持部２２の受け面２２ａによって下面周辺部が支持された状態で、６つのクランプピン２１によって回転体１１に一体的にクランプされる。
【００３５】
上記回転軸体１８を図３に矢印で示す方向と逆方向である、反時計方向に回転させると、クランプピン２１が基板Ｗの外周面から離れるとともに、この基板Ｗの下面周辺部が支持部２２の受け面２２ａに沿って相対的に下降する。それによって、基板Ｗの６つの回転軸体１８によるクランプ状態が開放される。
【００３６】
上記回転軸体１８の軸部１９は下端が回転体１１の下面側に突出し、その突出端部には子歯車２５が嵌着されている。各回転軸体１８の軸部１９に嵌着された子歯車２５は親歯車２６に噛合している。この親歯車２６は上記動力伝達体３に軸受２７を介して回転可能に保持されている。
【００３７】
上記親歯車２６は上記動力伝達体３の外周面に設けられたばね２８によって所定の回転方向、たとえば反時計方向に付勢されている。それによって、子歯車２５が時計方向に回転し、その回転に回転軸体１８が連動してクランプピン２１が偏心回転することで、基板Ｗは各クランプピン２１によって回転体１１に一体的にクランプされる。
【００３８】
基板Ｗの保持状態を解除するには、上記親歯車２６を図示しない解除機構によってばね２８の付勢力に抗して時計方向に回転させる。具体的には、上記解除機構によって親歯車２６が回転するのを阻止し、その状態で回転体１１を制御モータ４によって反時計方向に回転させる。それによって、回転軸体１８は反時計方向に回転するから、クランプピン２１による基板Ｗの保持状態が解除されることになる。
【００３９】
上記動力伝達体３の内部には保持筒３１が挿通されている。この保持筒３１の上端にはノズルヘッド３２が取着されている。このノズルヘッド３２には、回転体１１に保持された基板Ｗの下面中心に向けて洗浄液を噴射する第１のノズル体３３と、同じく窒素ガスなどの気体を噴射する第２のノズル体３４とが設けられている。
【００４０】
上記回転体１１の上面及び外周面は乱流防止カバー３５によって覆われている。この乱流防止カバー３５は、回転体１１に保持される基板Ｗの下面に対向する対向壁部３６と、この対向壁部３６の周縁部に垂設された周壁部３７とを有し、回転体１１と一体的に設けられている。
【００４１】
上記対向壁部３６には、第１、第２のノズル体３３，３４から噴射される洗浄液及び気体を基板Ｗの下面に到達させるための通孔３８が形成されている。上記回転体１１の上面に立設された６本の回転軸体１８の頭部２０は、上記乱流防止カバー３５の対向壁部３６に穿設された通孔４１に露出している。
【００４２】
また、回転体１１の上方には、下面側と同様、基板Ｗに洗浄液を噴射する第３のノズル体及び乾燥気体を供給するクリーンユニット（ともに図示せず）が配設されている。
【００４３】
基板Ｗを回転体１１に保持し、この回転体１１を数十〜数百ｒ．ｐ．ｍの低速度で回転させながら、基板Ｗの上面と下面とに洗浄液を供給する。洗浄液を所定時間供給したならば、その供給を停止し、ついで回転体１１を１０００ｒ．ｐ．ｍ以上の高速度で回転させるとともに基板Ｗの下面の中心部分に気体を噴射する。
【００４４】
それによって、基板Ｗの上下面に付着した洗浄液は、この基板Ｗが回転体１１によって高速回転させられることで発生する遠心力と気流とによって基板Ｗの径方向外方へ流れ、その外周縁から飛散する。
【００４５】
なお、基板Ｗの上下面の中心部に付着した洗浄液には遠心力が作用しないため除去され難いが、図示しないクリーンユニット及び第２のノズル体３４から噴射される気体によって中心部から径方向外方へ押し流される。
【００４６】
基板Ｗの中心部から押し流された洗浄液には遠心力が作用するから、その遠心力によって基板Ｗの周縁部から飛散する。基板Ｗの周縁から飛散した洗浄液と気体とが混合した流体はカップ体１の内周面に衝突し、その底部に接続された排出管１ａへ吸引されて排出される。
【００４７】
上記構成のスピン処理装置によれば、回転体１１に６つの回転軸体１８を設け、そのうちの３つの回転軸体１８に受け面２２ａを有する支持部２２及びクランプピン２１を設け、残りの３つの回転軸体１８にはクランプピン２１だけを設けるようにした。
【００４８】
そのため、回転体１１に供給された基板Ｗは、下面の周縁部が周方向に１２０度間隔で受け面２２ａによって３点支持される。その状態で、回転軸体１８を図３に矢印で示す時計方向に回転させると、基板Ｗの下面の周縁部が受け面２２ａを相対的に上昇し、この受け面２２ａの上端に設けられたクランプピン２１が外周面に係合することで、クランプされることになる。
【００４９】
クランプ時には、基板Ｗの下面の周縁部の径方向一端が３つの受け面２２ａのうちの１つに引っ掛かり、回転軸体１８を回転させても、受け面２２ａを上昇しないことがある。その場合、基板Ｗの径方向一端を支点として他端が浮き上がることになる。
【００５０】
基板Ｗの径方向他端の浮き上がり量は、基板Ｗが径方向一端の受け面２２ａにもっとも近い隣り合う受け面２２ａによって押し上げられることになる。図３に示すように、基板Ｗの径方向一端の受け面２２ａから、この受け面２２ａに最も近い隣り合う受け面２２ａまでの基板Ｗの径方向に沿う距離Ｌは、基板Ｗの直径の４分の３の位置になる。
【００５１】
したがって、基板Ｗの直径の４分の３の位置Ｐでの基板Ｗの図３の紙面に垂直な高さ方向の差の量をａとすると、基板Ｗの径方向他端の浮き上がり量δは、
δ＝ａ＋（３／４）ａ
であるから、
δ＝１．３３ａ
となる。この場合の基板Ｗの浮き上がり状態を支点を０としてプロットしたものが図４の直線Ｚである。
【００５２】
このように、受け面２２ａが３つの場合は、従来例で説明した６つの場合の浮き上がり量４ａや４つの場合の浮き上がり量２ａに比べて浮き上がり量を十分に小さくすることができるから、基板Ｗの浮き上がり量がクランプピン２１の高さを越えてクランプできなくなるということが発生し難くなる。受け面２２と基板Ｗの隙間は、（δ−ａ）となるので、受け面２２ａが３つの場合は、隙間０．３３ａとなり、従来の６つの場合の隙間３ａ、４つの場合の隙間ａに比べて十分に小さい。
【００５３】
図５と図６はこの発明の第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様、回転体１１の回転軸体１８が周方向に６０度間隔で６本設けられていて、各回転軸体１１の上端面にはそれぞれクランプピン２１が回転軸体１８の回転中心から偏心した位置に設けられている。
【００５４】
６本の回転軸体１８のうち、１本おきの３本の回転軸体１１に設けられたクランプピン２１と対応する位置には保持部材４５が設けられている。つまり、保持部材４５はＬ字状をなしていて、その一辺を乱流防止カバー３５の周壁部３７に固着し、他辺を回転軸体１８の頭部２０の上面から回転体１１の径方向内方に向けてほぼ水平に延出させている。保持部材４５の他辺の先端部分は回転体１１の径方向内方に向かって低く傾斜した受け面４６に形成されている。
【００５５】
なお、他の部分は第１の実施の形態に示されたスピン処理装置と同じ構成であり、同一部分には同一記号を付して説明を省略する。
【００５６】
このような構成のスピン処理装置によれば、基板Ｗを支持する受け面４６を有する保持部材４５は、回転体１１と一体的に設けられた乱流防止カバー３５に固着されている。
【００５７】
そのため、基板Ｗを受け面４６に保持した後、回転軸体１８を回転させてクランプピン２１によって上記基板Ｗをクランプする場合、受け面４６は回転しないから、基板Ｗが受け面４６をクランプピン２１とともに回転させてクランプする場合に比べ、基板Ｗが受け面４６に引っ掛かる可能性を低減することができる。しかも、基板Ｗが受け面４６と摺接しないから、パーティクルの発生や基板Ｗを損傷させるということを防止することができる。
【００５８】
回転体１１に供給された基板Ｗの位置が大きくずれている場合には、クランプピン２１を偏心回転させて基板Ｗをクランプするとき、基板Ｗの外周面の径方向の一部がクランプピン２１に押圧され、基板Ｗが受け面４５上を移動することになるから、そのときに基板Ｗの径方向一端が受け面４６に引っ掛かり、基板Ｗの径方向他端が浮き上がることがある。
【００５９】
しかしながら、その場合、基板Ｗは回転体１１の周方向に１２０度間隔で配置された３つの保持部材４５の受け面４６によって支持されているため、上記第１の実施の形態と同様、基板Ｗの径方向他端の浮き上がり量は、受け面４６が４つ或いは６つの場合に比べて小さくなる。そのため、基板Ｗをクランプできなくなるということを防止することができる。
【００６０】
なお、この第２の実施の形態において、クランプピン２１の数は６つに限られず、基板Ｗをクランプすることができる３つ以上の数であればよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、基板の下面周辺部を支持する受け面を有する支持部の数を３つとし、基板をクランプするクランプピンの数を３つ若しくはそれ以上とした。
【００６２】
そのため、基板をクランプする際に、基板の径方向一端が受け面に引っ掛かっても、径方向他端の浮き上がり量を受け面が４つ或いは６つの場合に比べて小さくすることができるから、基板がクランプできなくなるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す基板をクランプした状態のスピン処理装置の断面図。
【図２】回転軸体のクランプ部材が設けられた部分の側面図。
【図３】基板をクランプした状態を説明する平面図。
【図４】受け面の数と基板の浮き上がり量との関係を説明する図。
【図５】この発明の第２の実施の形態を示す基板をクランプした状態のスピン処理装置の断面図。
【図６】基板をクランプした状態を説明する平面図。
【符号の説明】
１１…回転体
１８…回転軸体
２１…クランプピン
２２…支持部
２２ａ…受け面
Ｗ…基板
４５…保持部材
４６…受け面
【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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