(57)【要約】【課題】板状ワークの周縁を正確にクランプしてターンテーブルに固定することができるとともに、ターンテーブルが回転中にワーク周縁のクランプ位置を変更することができ、洗浄残しや乾燥不十分な箇所が生ずることのないスピン処理装置を提供すること。【解決手段】ターンテーブルの外周部に、支点部材を中心に揺動して前記ワークの周縁部をクランプする複数のクランパを配置し、クランパを揺動させる複数の流体シリンダをターンテーブル内部に設け、歯車等を介さずに直接クランパを駆動できるようにし、単純な機構で確実にワークをクランプすることができるとともに、複数の流体シリンダを独立して制御できるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを載置して回転するターンテーブルを有するスピン処理装置において、
前記ターンテーブルの外周部には、支点部材を中心に揺動して前記ワークの周縁部をクランプする複数のクランパが配置され、
前記クランパを揺動させる複数の流体シリンダが、前記ターンテーブル内部に設けられたことを特徴とするスピン処理装置。
【請求項２】
前記流体シリンダに供給される流体の流路を、前記ターンテーブル側と固定側との間で接続するロータリージョイントが設けられ、
前記ターンテーブルの回転中に前記流体シリンダを駆動可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスピン処理装置。
【請求項３】
前記複数の流体シリンダに対し、流体の供給と停止とを切り替える切換えバルブと、
該切換えバルブを切り替えて、前記複数の流体シリンダのうちワークのクランプに寄与していない流体シリンダを駆動してワークのクランプに寄与させるとともに、ワークのクランプに寄与していた流体シリンダをワークのクランプから解除することによって、前記ワークのクランプ位置を変更する制御部と、
が設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスピン処理装置。
【請求項４】
前記流体シリンダに供給される流体の供給圧力を調整する圧力調整手段が設けられ、
該圧力調整手段を調整して前記流体の供給圧力を制御することにより、前記ワークのクランプ力が制御可能に構成されたことを特徴とする請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載のスピン処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピン処理装置に関するもので、特に半導体ウェーハ、液晶基板、及び磁気ヘッド基板等のワークをスピン洗浄したり、スピン乾燥するスピン処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化・多層化が進むにつれて、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術は、半導体装置製造工程になくてはならない必須の技術になっている。このＣＭＰ技術は、層間絶縁膜の平坦化のみならず、Ｃｕ配線や素子分離など、現在では様々な工程に利用されている。
【０００３】
このＣＭＰの工程は、上面に研磨パッドが貼付され回転するプラテンに半導体ウェーハ、液晶基板、及び磁気ヘッド基板等のワークを回転させながら押圧し、スラリーを介在させながら研磨するＣＭＰ装置が用いられる。
【０００４】
このＣＭＰ装置には、研磨された上記ワークをターンテーブルに載置して、洗浄液を供給しながら高速回転させ、ワークを洗浄するスピン洗浄と、スピン洗浄後に乾燥エアを供給しながらワークを高速回転させ、ワークを乾燥させるスピン乾燥と、を行うスピン処理装置が組み込まれている。
【０００５】
スピン処理装置では、ワークをターンテーブルに載置してターンテーブルを高速で回転させるため、載置したワークの周縁部３〜４箇所を爪型のクランパで把持する。このため、ワーク周縁部のクランパと接触している箇所が常に同じ位置となっており、例えばスピン洗浄の場合はこの箇所だけが洗浄されず、洗浄残りが生ずる。また、スピン乾燥の場合もこの箇所だけが十分に乾燥しないという問題があった。
【０００６】
スピン処理装置におけるこのような問題を解決するために、ターンテーブル上にワークであるウェーハを固定する回転可能な複数のシャフトを設け、この複数のシャフトをウェーハ周縁に接触させたまま回転させることによりウェーハを回転させ、接触点を移動させるウェーハ固定機構が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この特許文献１に記載されたウェーハ固定機構では、ウェーハを固定するシャフトの先端側の一部に斜めに切り落とした傾斜面を形成し、ウェーハ搬入搬出時の逃げ面とするとともに、傾斜面のシャフト軸心を挟んだ反対側のシャフト先端部周面には、ウェーハの外周縁と接する断面Ｖ字形のウェーハ保持溝を円周方向に沿ってシャフトと同心円状に形成している。
【０００８】
そのため、シャフトの傾斜面をウェーハの周縁側に向けた時はウェーハは固定されず、
シャフトを回転させてウェーハ保持溝をウェーハの周縁部に向けた時にウェーハが固定される。また、ウェーハを固定させた状態でシャフトを僅かに回転させると、ウェーハ保持溝とウェーハ周縁部との接触点が僅かに移動する。
【特許文献１】特開２００２−２０３８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、前述の特許文献１（特開２００２−２０３８９１号公報）に記載されたウェーハ固定機構では、ターンテーブル上に設けた複数のウェーハ固定用のシャフトを回転させるため、多数の歯車が用いられている。しかし、歯車と歯車とのかみ合わせには必ずバックラッシュがあり、多数の歯車列においてはバックラッシュが累積して正確な回転を伝達できないという欠点を有している。このため、シャフトの回転角が不安定になり、ウェーハ保持溝で正確にウェーハを固定することができない場合が生ずる。
【００１０】
また、複数のシャフトのウェーハ保持溝と接触する円の寸法は固定寸法であるため、直径の寸法公差が大きなウェーハの場合、保持固定が不可能であったり、あるいは保持部にガタが生じる。この保持部でのガタが大きいとターンテーブルの回転によってウェーハが偏心回転し、高速回転の場合はウェーハが破損してしまうという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、板状ワークの周縁を正確にクランプしてターンテーブルに固定することができるとともに、ターンテーブルが回転中にワーク周縁のクランプ位置を変更することができ、洗浄残しや乾燥不十分な箇所が生ずることのないスピン処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ワークを載置して回転するターンテーブルを有するスピン処理装置において、前記ターンテーブルの外周部には、支点部材を中心に揺動して前記ワークの周縁部をクランプする複数のクランパが配置され、  前記クランパを揺動させる複数の流体シリンダが、前記ターンテーブル内部に設けられたことを特徴とするスピン処理装置を提供する。
【００１３】
請求項１の発明によれば、ワークの周縁部をクランプする複数のクランパを設け、複数のクランパを複数の流体シリンダで揺動運動させてワークをクランプするので、直径の寸法公差が大きなワークであってもワークの周縁を正確にクランプすることができる。また、複数の流体シリンダをターンテーブル内部に設けたので、歯車等を介さずに直接クランパを駆動でき、単純な機構で確実にワークをクランプすることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記流体シリンダに供給される流体の流路を、前記ターンテーブル側と固定側との間で接続するロータリージョイントが設けられ、前記ターンテーブルの回転中に前記流体シリンダを駆動可能に構成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、流体の流路をロータリージョイントを用いて回転側と固定側とを接続し、ターンテーブルの回転中に流体シリンダを駆動できるので、ターンテーブル回転時に邪魔な流体供給チューブを必要とせず、またターンテーブルの回転中に複数の流体シリンダを自由にオンオフすることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記複数の流体シリンダに対し、流体の供給と停止とを切り替える切換えバルブと、該切換えバルブを切り替えて、前記複数の流体シリンダのうちワークのクランプに寄与していない流体シリンダを駆動してワークのクランプに寄与させるとともに、ワークのクランプに寄与していた流体シリンダをワークのクランプから解除することによって、前記ワークのクランプ位置を変更する制御部と、が設けられたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明によれば、制御部が切り替えバルブを切り替えて、複数の流体シリンダを選択的に動作させ、ワーククランプに寄与する流体シリンダとワーククランプに寄与しない流体シリンダとを切り替えるので、ワークの回転中にワークのクランプ位置を変えることができ、洗浄残りや未乾燥の部分をなくすことができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載の発明において、前記流体シリンダに供給される流体の供給圧力を調整する圧力調整手段が設けられ、該圧力調整手段を調整して前記流体の供給圧力を制御することにより、前記ワークのクランプ力が制御可能に構成されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明によれば、流体シリンダに供給される流体の供給圧力を調整する圧力調整手段が設けられ、ワークのクランプ力が制御可能に構成されているので、ワークの材質や形状に応じて最適なクランプ力でワークを固定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明のスピン処理装置によれば、流体シリンダによる揺動運動でワークの周縁部をクランプする複数のクランパを有しているので、直径の寸法公差が大きなワークであってもワークの周縁を正確にクランプすることができる。また、複数の流体シリンダをターンテーブル内部に設けたので、歯車等を介さずに直接クランパを駆動でき、単純な機構で確実にワークをクランプすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下添付図面に従って本発明に係るスピン処理装置の好ましい実施の形態について詳説する。なお、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
図１、図２、及び図３は、本発明の実施の形態に係わるスピン処理装置を表す構造図で、図１は平面断面図、図２は正面断面図、図３は主要部の拡大断面図である。
【００２２】
図１、図２、及び図３に示すように、スピン処理装置１０は、ベース板１１、中心軸１６、ターンテーブル１２、ターンテーブル軸１３、ホルダ１４、モータ２１、複数のクランパ２４、２４、…、複数のエアーシリンダ（流体シリンダ）２３、２３、…、図示しない洗浄ノズル、乾燥ノズル、及びこれら全体を収納するチャンバ、等で構成されている。
【００２３】
中心軸１６は外径が大径部と小径部を有する中空部材で、ベース板１１に固定されている。ターンテーブル１２は、図１に示すように外周に向けて６個の突き出し部が形成され、突き出し部の先端が上方に伸びて、全体として凹型となり、中心部には中心軸１６の大径部と勘合する孔が形成されている。
【００２４】
ターンテーブル１２には中空のターンテーブル軸１３が固定されており、ターンテーブル軸１３の内径部と中心軸１６の小径部とがベアリング１７によって転動関係にあるとともに、ターンテーブル軸１３の外径部が２個のベアリング１５、１５によってベース板１１に取り付けられた円筒状のホルダ１４の内径部に対して転動可能に支持されている。  また、ターンテーブル軸１３はプーリ１８、連結ベルト１９、プーリ１９を介してモータ２１によって回転駆動されるようになっている。
【００２５】
図３に示すように、ターンテーブル１２の６個の突き出し部の先端には、夫々支点部材である軸２５を中心に揺動可能に指示されたクランパ２４が設けられている。また、６個の突き出し部の夫々にはシリンダ穴１２ａが形成され、シリンダ穴１２ａにはピストン２３ａがＯ−リング２８、２８を介して摺動可能に挿入され、シリンダ穴１２ａの入り口は栓部材２７で塞がれている。
【００２６】
また、ピストン２３ａと栓部材２７との間には圧縮コイルバネ２６が挿入されており、ピストン２３ａをシリンダ穴１２ａの奥に向けて押圧している。このシリンダ穴１２ａと
ピストン２３ａとによって流体シリンダとしてのエアーシリンダ２３が形成されている。また、ピストン２３ａのシリンダシャフト先端部はコの字状になっており、クランパ２４の下端部に設けられたピン２４ａと摺動可能に接合されている。
【００２７】
エアーシリンダ２３へのエアの供給はターンテーブル１２に形成された孔（流路）１２ｂを経由して（反対側のエアーシリンダ２３へは孔（流路）１２ｃを経由）行われ、ピストン２３ａの反対側のエアはターンテーブル１２に形成された孔１２ｄから外部に排出される。
【００２８】
孔１２ｂは、中心軸１６に形成された孔（流路）１６ａとロータリージョイント３２を介して接続され、孔（流路）１６ａにはジョイント３１を介してエアーチューブ３０Ａからエアが供給される。またエアーチューブ３０ＡはＡポートに接続されている。
【００２９】
同様に、孔１２ｃは、中心軸１６に形成された孔（流路）１６ｂとロータリージョイント３２を介して接続され、孔（流路）１６ｂにはジョイント３１を介してエアーチューブ３０Ｂからエアが供給される。またエアーチューブ３０ＢはＢポートに接続されている。
【００３０】
ロータリージョイント３２は、ターンテーブル１２の中心部の孔の内周に形成された溝３２ｂと、溝３２ｂに組み込まれた４個のシール材３２ａ、３２ａ、…とで構成されている。シール材３２ａは断面コの字形状のシリコンゴム等の弾性体で形成され、中心軸１６の大径部に密接し、回転しても気密を保ち孔（流路）１６ａと孔（流路）１２ｂとを、また孔（流路）１６ｂと孔（流路）１２ｃとを連結する。
【００３１】
中心軸１６の上端には上カバー２９が設けられ、上カバー２９の下面周縁部に形成された円形溝とターンテーブル１２の上面に形成された円形凸部とでラビリンスシールを形成している。また、ベース板１１には筒状カバー２２が設けられ、ターンテーブル１２の下面周縁凸部との間で同様にラビリンスシールが形成されている。
【００３２】
図４は、エアーシリンダ２３に供給するエアの系統図を表したものである。高圧エアー源６０から供給されるエアは圧力調整手段としてのレギュレータ４３、流量調節バルブ４２を経由して切換えバルブとしての電磁バルブ４１Ａ、４１Ｂを介して夫々ＡポートとＢポートの各ポートに供給される。また、レギュレータ４３、流量調節バルブ４２及び電磁バルブ４１Ａ、４１Ｂは夫々独立して制御部５０によって制御されるように構成されている。
【００３３】
次に、このように構成された本発明のスピン処理装置の作用について説明する。なお、通常のスピン回転動作については周知の内容であり、説明を省略し、ここではワークＷのターンテーブル１２への固定について説明する。
【００３４】
最初に制御部５０はレギュレータ４３、及び流量調節バルブ４２を制御して所定の圧力、所定の流量にセットする。また、電磁バルブ４１Ａ、及び電磁バルブ４１ＢともにＯＦＦにしてＡポート、ＢポートともＯＦＦ状態にする。
【００３５】
この状態では全てのエアーシリンダ２３のピストン２３ａは圧縮コイルバネ２６によってシリンダ穴１２ａの奥側に移動され、６個のクランパ２４は全て開状態になる。この状態で円板状のワークＷをターンテーブル１２の先端部に載置する。
【００３６】
ここで電磁バルブ４１Ａ、及び電磁バルブ４１Ｂを切り替えてＡポート、ＢポートともＯＮ状態にするとエアーシリンダ２３のピストン２３ａはシリンダ穴１２ａの入り口側に移動し、６個のクランパ２４は全て揺動して閉状態になってワークＷは確実にクランプされる。
【００３７】
レギュレータ４３を調整することによりクランプ圧力が調整されるので、ワークＷの材質や厚さに応じて最適なクランプ力を得ることができる。また、流量調節バルブ４２を制御することによりクランパ２４の動作スピードを最適なスピードに調整することができる。
【００３８】
また、複数のクランパ２４の揺動動作によってワークＷをクランプするので、ワークＷの直径にバラツキがあっても、確実にクランプすることができる。また、突発的に電源がＯＦＦ状態になった場合は、圧縮コイルバネ２６によってクランプが解除されるのでワークＷを容易に取り出すことができる。この時、供給されたエアが徐々に抜けるので急激にアンクランプ状態にならず、ワークＷがターンテーブル１２から落下することがない。
【００３９】
エアーシリンダ２３に供給されるエアの固定側流路と回転側流路とはロータリージョイント３２を介して連結されているので、エアーチューブを引き回して回転する必要がなく、また、ターンテーブル１２の回転中にクランパ２４の開閉を自由に行うことができる。
【００４０】
図５は、電磁バルブ４１Ａ、及び電磁バルブ４１Ｂを切り替えてＡポート、ＢポートのＯＮ−ＯＦＦを切換え、ワークＷのクランプ位置を変更する工程を表したものである。この工程を説明すると、先ずＡポート、ＢポートともにＯＮにし、全てのクランパ２４、２４、…を閉状態（クランプ状態）にする。
【００４１】
次にターンテーブル１２を回転させ、図示しない洗浄ノズルから洗浄液を供給し、ワークＷを洗浄する（図５(ａ)）。この洗浄中にＢポートはＯＮ のままＡポートのみをＯＦＦにする。これにより、Ａポートから供給されるエアによって駆動される３個のエアーシリンダ２３のみがアンクランプ側に移動し、３個のクランパ２４、２４、２４が開状態（アンクランプ状態）となり、ワークＷのその３個のクランパ２４、２４、２４と接触していた位置も洗浄される（図５(ｂ)）。
【００４２】
次に、ＡポートをＯＮにし、次いでＢポートをＯＦＦにする。これにより、図５(ｂ)の状態で３個のクランパ２４、２４、２４と接触していた位置が今度は開放され、その位置も洗浄される（図５(ｃ)）。
【００４３】
スピン洗浄後のスピン乾燥の場合も同様の手順をとり、未乾燥部分がないようにする。
最後に、Ａポート、ＢポートともにＯＦＦにして６個のクランパ２４、２４、…を全て開状態にし、ワークＷを取り出す（図５(ｄ)）。
【００４４】
次に、本発明に係わるスピン処理装置の別の実施形態について説明する。図６は別の実施形態のスピン処理装置を表す正面断面図で、図７はエア及び純水の供給系統図である。図６に示すように、スピン処理装置１０Ａは、ベース板１１、ターンテーブル１２Ａ、ターンテーブル下部軸１２Ｂ、ホルダ１４、モータ２１、複数のクランパ２４、２４、…、複数のエアーシリンダ（流体シリンダ）２３、２３、…、図示しない洗浄ノズル、乾燥ノズル、及びこれら全体を収納するチャンバ、等で構成されている。
【００４５】
ターンテーブル１２Ａは下方に軸部が延びた形状となっており、軸部の外径部が２個のベアリング１５、１５によってベース板１１に取り付けられた円筒状のホルダ１４の内径部に対して転動可能に支持されている。また、ターンテーブル軸１３はプーリ１８、連結ベルト１９、プーリ１９を介してモータ２１によって回転駆動されるようになっている。
【００４６】
ターンテーブル１２Ａ上部が外周に向けて６個の突き出し部が形成され、突き出し部の先端が上方に伸びて、全体として凹型となっているところは前述の実施の形態で説明したターンテーブル１２と同一で、エアーシリンダ２３やクランパも全く同一に設けられている。
【００４７】
ターンテーブル１２Ａの軸部には、３個の孔（流路）１２ｂに接続する孔３０ａと、３個の孔（流路）１２ｃに接続する孔３０ｂ、及び中心孔３０ｃが形成されている。
【００４８】
また、ターンテーブル１２Ａの軸部は、下端で連結板１２Ｃ、１２Ｄを介して、孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃに夫々連結する穴が形成されたターンテーブル下部軸１２Ｂに接続されている。孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃに夫々連結する穴は、夫々横穴でターンテーブル下部軸１２Ｂの側面に開口されている。
【００４９】
ターンテーブル下部軸１２Ｂには、孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃに夫々対応する横穴に対応する位置に溝が形成されたゴム等の弾性材からなる３個のシールリング３２ｃ、３２ｃ、３２ｃで構成されたロータリージョイント３２Ａが取り付けられている。
【００５０】
３個のシールリング３２ｃ、３２ｃ、３２ｃの夫々の溝はカップリングを介してＡポート、Ｂポート、及びＣポートに接続され、ターンテーブル１２Ａが回転しても孔３０ａはＡポートに、孔３０ｂはＢポートに、孔３０ｃはＣポートに夫々接続されている。
【００５１】
図７に示すように、Ｃポートは純水供給装置７０、及び乾燥エアー源６０Ａに接続されている。純水供給装置７０から供給される純水は、レギュレータ４３Ａ、流量調節バルブ４２Ａを経由し、電磁バルブ４１Ｃを介してＣポートに供給される。
【００５２】
また、乾燥エアー源６０Ａから供給されるエアはレギュレータ４３Ｂ、流量調節バルブ４２Ｂを経由して切換えバルブとしての電磁バルブ４１Ｄを介してＣポートに供給される。  レギュレータ４３Ａ、４３Ｂ、流量調節バルブ４２Ａ、４２Ｂ、及び電磁バルブ４１Ｃ、４１Ｄは夫々独立して制御部５０によって制御されるように構成されている。従って、電磁バルブ４１Ｃ、４１Ｄの切換えにより、Ｃポートからは純水又は乾燥エアが供給され、ワークＷの下面の洗浄と乾燥に供せられる。
【００５３】
この別の実施形態におけるスピン処理装置１０Ａのその他の部分は前述のスピン処理装置１０と同一であり、重複した説明は省略する。なお、スピン処理装置１０の説明ではＣポートからの純水及び乾燥エアの供給について説明も図の記載も省略したが、固定側である中空の中心軸１６にＣポートに接続する配管を設けることは容易である。
【００５４】
以上説明したように、本発明のスピン処理装置によれば、複数のクランパを複数の流体シリンダで揺動運動させてワークをクランプするので、直径の寸法公差が大きなワークであってもワークの周縁を正確にクランプすることができる。また、複数の流体シリンダをターンテーブル内部に設けたので、歯車等を介さずに直接クランパを駆動でき、単純な機構で確実にワークをクランプすることができる。
また、流体の流路はロータリージョイントを用いて回転側と固定側とを接続されており、ターンテーブルの回転中に流体シリンダを駆動できるので、ターンテーブル回転時に邪魔な流体供給チューブを必要とせず、またターンテーブルの回転中に複数の流体シリンダを自由にオンオフすることができる。そのため、ワークの回転中にワークのクランプ位置を変えることができ、洗浄残りや未乾燥の部分をなくすことができる。
【００５５】
更に、流体シリンダに供給される流体の供給圧力を調整する圧力調整手段が設けられ、ワークのクランプ力が制御可能に構成されているので、ワークの材質や形状に応じて最適なクランプ力でワークを固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態に係わるスピン処理装置を表す平面断面図
【図２】本発明の実施の形態に係わるスピン処理装置を表す正面断面図
【図３】本発明の実施の形態に係わるスピン処理装置を表す拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態に係わるスピン処理装置のエア系統図
【図５】本発明のスピン処理装置の作用を説明する平面図
【図６】本発明に係わるスピン処理装置の別の実施形態を表す正面断面図
【図７】本発明の別の実施形態の流体系統図
【符号の説明】
【００５７】
１０・１０Ａ…スピン処理装置、１２・１２Ａ…ターンテーブル、２４…クランパ、２５ …軸（支点部材）、２３…エアーシリンダ（流体シリンダ）、３２・３２Ａ…ロータリージョイント、４１Ａ・４１Ｂ・４１Ｃ・４１Ｄ…電磁バルブ（切換えバルブ）、４３・４３Ａ・４３Ｂ…レギュレータ（圧力調整手段）、５０…制御部、Ｗ…ワーク
【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】
2007103730.tif 000007
【図６】
2007103730.tif 000008
【図７】
2007103730.tif 000009