(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理流体を用いた処理を施す基板処理装置であって、
基板をほぼ水平に保持して回転させる基板保持回転手段と、
この基板保持回転手段に保持された基板に処理流体を供給する処理流体供給手段と、
上記基板保持回転手段に保持された基板の上面に近接した位置で対向配置されてほぼ鉛直な回転軸線まわりに回転される回転部材と、
上記回転部材に内蔵されて、外部に露出しないように設けられ、上記回転部材の重心位置を調整するためのバランス調整部材と、
上記回転軸線に対する上記バランス調整部材の位置を調整するための位置調整機構とを含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記位置調整機構は、上記回転軸線に交差する方向から上記バランス調整部材に当接して上記バランス調整部材を変位させるための少なくとも３本の調整ねじを含むものである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】
上記バランス調整部材は、上記回転部材の回転軸線に平行な所定の軸線の周囲を取り囲むようにリング状に形成されたリング状部材であることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
上記位置調整機構は、上記バランス調整部材の位置を調整して、上記回転部材の重心を上記回転部材の回転中心と一致させるための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。
【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、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイパネル用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの各種基板に対して、処理流体を用いた処理を施すための基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、基板に処理液（薬液または純水）を供給して基板の表面処理を行うための基板処理装置が用いられる。基板を１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置では、たとえば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックが備えられていて、このスピンチャックによって基板が水平面内で回転される一方で、その基板の表面に処理液が供給されることにより、基板の表面に処理液による処理が施される。また、処理液による処理後は、スピンチャックによって基板を高速回転させて、基板の表面に付着している処理液を遠心力で振り切って乾燥させる乾燥処理が行われる。
【０００３】
このような枚葉型の基板処理装置において、基板に良好な処理を施すため、スピンチャックに保持された基板の上面に近接した位置に、その基板の上面に対向して遮断板が配置される場合がある。この遮断板は、鉛直軸まわりに回転可能な回転軸の下端に取り付けられており、基板に対する処理を行っている間、スピンチャックによって回転される基板とほぼ同じ速さで同じ方向に回転させられる。これにより、基板の上面付近の気流が乱れることが防止され、基板の上面に対して良好な処理を施すことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
遮断板は、その重心が回転中心と一致していなければならない。遮断板の重心が回転中心と一致していなければ、遮断板を回転させた時に遮断板の振動が発生して、遮断板を支持している回転軸やその回転軸を回転させるための回転駆動機構に偏摩耗を生じ、回転軸や回転駆動機構の寿命の低下を招くおそれがあるからである。また、遮断板に振動が生じると、却って、基板の上面付近における気流の乱れを引き起こすおそれがあるからである。
【０００５】
ところが、遮断板をその重心が回転中心と一致するように精度良く製造することは困難であるうえ、たとえ精度良く製造することができたとしても、遮断板に生じる撓みなどが原因で偏心を生じてしまう。また、そのような撓みが生じるのを防ぐために、剛性の高い材料で遮断板を構成すると、遮断板のコストが高くなってしまう。
遮断板の重心と回転中心とを一致させるために、遮断板の上面に複数個のバランサを適当に配置することが従来より行われている。しかし、遮断板の重心を回転中心に一致させるまでには、複数個のバランサの位置を何度も変更し、その変更の度にバランサを遮断板の上面に対して脱着させなければならず、その調整作業に手間がかかっていた。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、重心位置を容易に調整することが可能な回転部材（遮断板）を備えた基板処理装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板に処理流体を用いた処理を施す基板処理装置であって、基板をほぼ水平に保持して回転させる基板保持回転手段（１１）と、この基板保持回転手段に保持された基板に処理流体を供給する処理流体供給手段（１３，１４，２２，２３，２５，２６）と、上記基板保持回転手段に保持された基板の上面に近接した位置で対向配置されてほぼ鉛直な回転軸線まわりに回転される回転部材（２０）と、上記回転部材に内蔵されて、外部に露出しないように設けられ、上記回転部材の重心位置を調整するためのバランス調整部材（２０５）と、上記回転軸線に対する上記バランス調整部材の位置を調整するための位置調整機構（６０，６１）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
【０００８】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、バランス調整部材の位置を調整するための位置調整機構が備えられており、この位置調整機構でバランス調整部材の位置を調整して、たとえば、回転部材の重心を回転中心に一致させることができる。したがって、複数個のバランサを配置して回転部材（たとえば、遮断板）の重心位置を調整する従来の手法に比べて、その調整作業に要する手間を軽減することができ、調整作業に要する時間を短縮することができる。
【０００９】
また、バランス調整部材は回転部材に内蔵されており、外部に露出していないから、処理流体による腐食を受けるおそれがない。ゆえに、バランス調整部材を金属材料などを用いて比較的高重量に構成することができ、バランス調整部材を比較的高重量に構成することにより、回転部材の重心が回転中心から大きくずれている場合であっても、その重心を回転中心に一致させることが可能になる。
また、上記回転部材が、基板の上面にほぼ平行に対向する平面を下面に有する遮断板である場合には、遮断板を回転させた時の遮断板の振動を抑えることができるから、基板の上面付近における乱気流の発生を防止することができ、基板に対して良好な処理を施すことができるといった効果も得られる。
なお、請求項２記載のように、上記位置調整機構は、上記回転軸線に交差する方向から上記バランス調整部材に当接して上記バランス調整部材を変位させるための少なくとも３本の調整ねじ（６０）を含むものであってもよい。
【００１０】
また、請求項３記載のように、上記バランス調整部材は、上記回転部材の回転軸線に平行な所定の軸線の周囲を取り囲むようにリング状に形成されたリング状部材であってもよい。
さらにまた、請求項４記載のように、上記位置調整機構は、上記バランス調整部材の位置を調整して、上記回転部材の重心を上記回転部材の回転中心と一致させるためのものであってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下では、この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、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。この基板処理装置は、基板の一例である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗに対して処理液による表面処理を施すためのものである。ウエハＷに対する表面処理は、たとえば、ウエハＷの表面を薬液または純水で洗浄する洗浄処理であってもよい。
【００１３】
この基板処理装置は、ウエハＷをほぼ水平に保持し、この保持したウエハＷのほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに回転するスピンチャック１１を処理カップ（図示せず）の中に備えている。スピンチャック１１は、モータ１２の駆動軸に結合されて回転されるようになっている。モータ１２の駆動軸は、中空軸とされていて、その内部には、処理液を供給することができる下面ノズル１３が挿通されている。この下面ノズル１３は、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの下面中央に近接した位置に吐出口を有しており、この吐出口からウエハＷの下面中央に向けて処理液を供給する中心軸ノズルの形態を有している。下面ノズル１３には、図外の処理液供給源から処理液供給バルブ１４を介して処理液が供給されるようになっている。
【００１４】
スピンチャック１１の上方には、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの上面に対向するように遮断板２０が設けられている。遮断板２０は、ウエハＷの回転軸線上に配置された支持軸２１の下端に取り付けられている。支持軸２１は、昇降駆動機構３０に結合されたアーム４０の先端付近に回転自在に保持されている。また、遮断板２０の下面２０ａは、ウエハＷの上面にほぼ平行に対向する平面となっている。
【００１５】
また、支持軸２１は、中空に形成されていて、その内部には、ウエハＷの上面に処理液を供給するための処理液ノズル２２が挿通されている。処理液ノズル２２には、処理液供給源から処理液供給バルブ２３を介して処理液が供給されるようになっている。処理液ノズル２２に供給された処理液は、処理液ノズル２２の先端から、遮断板２０の下面２０ａの中央部に形成された開口２４（図２参照）を介して、ウエハＷの上面に供給される。
【００１６】
支持軸２１の内面と処理液ノズル２２との間は、ウエハ乾燥用の窒素ガスが流通する窒素ガス流通路となっていて、この窒素ガス流通路には、窒素ガス供給源からの窒素ガスが窒素ガスバルブ２５および窒素ガス供給管２６を介して供給されるようになっている。窒素ガス流通路に供給された窒素ガスは、遮断板２０の開口２４からウエハＷの上面に向かって吹き出される。
昇降駆動機構３０は、支持筒３１と、この支持筒３１に昇降自在に保持された中空の昇降軸３２と、この昇降軸３２を昇降させるためのボールねじ機構３３とを備えている。昇降軸３２の下端は、ブラケット３４に固定されており、このブラケット３４は、ボールねじ機構３３のナット部３３ａに固定されている。ボールねじ機構３３のねじ軸３３ｂは、モータ３３ｃによって回転駆動されるようになっている。したがって、モータ３３ｃを正転／逆転させることにより、昇降軸３２が昇降し、この昇降軸３２の先端部に取り付けられたアーム４０が昇降する。３５は、処理液の侵入を防ぐためのベローズである。
【００１７】
昇降軸３２には、回転軸４１が挿通されている。この回転軸４１は、昇降軸３２の上端および下端にそれぞれ配置された軸受４２，４３によって回転自在に保持されている。回転軸４１の下端は、カップリング４４を介して、ブラケット３４に取り付けられたモータ４５の回転軸に結合されている。また、回転軸４１の上端には、プーリ４６が固定されていて、このプーリ４６には、アーム４０の内部空間に配置されたタイミングベルト４７が巻き掛けられている。このタイミングベルト４７は、遮断板２０の支持軸２１に固定されたプーリ２７にも巻き掛けられている。したがって、モータ４５が回転駆動されると、このモータ４５の回転力が回転軸４１およびタイミングベルト４７などを介して支持軸２１に伝達され、支持軸２１とともに遮断板２０がほぼ鉛直な軸線まわりに回転することになる。このようにして、遮断板２０のための回転駆動機構が構成されている。
【００１８】
スピンチャック１１に対するウエハＷの搬入時には、遮断板２０は、スピンチャック１１の上方に大きく退避している。ウエハＷがスピンチャック１１に保持されると、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの回転が開始される。また、昇降駆動機構３０がアーム４０を下降させることによって、遮断板２０が、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの上面に近づけられ、遮断板２０の下面２０ａとウエハＷの上面とが所定の間隔となる。そして、モータ４５が付勢されて、遮断板２０は、ウエハＷの近傍において、スピンチャック１１によって回転される基板とほぼ同じ速さで同じ方向に回転させられる。このウエハＷおよび遮断板２０が回転している状態で、遮断板２０の中央付近の処理液供給ノズル２２および下面ノズル１３からウエハＷの上下面に処理液が供給され、ウエハＷの上下面に処理液による洗浄処理が施される。このとき、ウエハＷの上面に対向して遮断板２０が配置されていることにより、ウエハＷの上面に供給された処理液が跳ね返って外部に飛散することが防止される。
【００１９】
洗浄処理の後には、昇降駆動機構３０がアーム４０をさらに下降させることによって、遮断板２０がウエハＷの表面にさらに近づけられる。これとともに、ウエハＷおよび遮断板２０がともに高速回転させられ、この状態で、遮断板２０の中央付近から窒素ガスがウエハＷと遮断板２０との間の空間に供給される。これにより、ウエハＷの上面と遮断板２０の下面２０ａとの間の空間が窒素ガスで満たされるから、ウエハＷの上面に処理液の跡などを残すことなく、ウエハＷを良好に乾燥させることができる。
【００２０】
図２は、遮断板２０の構成を示す平面図であり、図３は、図２の切断面線III−IIIから見た断面図である。遮断板２０は、中央部に開口２４を有する円形の本体板２０１と、この本体板２０１の上面に設けられた連結ボス２０２とを含む。
連結ボス２０２は、扁平な円筒状に形成されており、その中空部２０３は、本体板２０１の開口２４に連通している。連結ボス２０２は、その下面（本体板２０１の上面との接触面）の周縁部に形成された４個のダボ穴５１にダボ５２の一端を圧入し、このダボ５２の他端を本体板２０１の上面にダボ穴５１と対応する位置に形成されたダボ穴５３に圧入することにより、本体板２０１の上面に位置合わせして固定されている。また、連結ボス２０２の周縁部には８個の貫通穴５４が形成され、本体板２０１の上面には貫通穴５４に対応する位置に８個の雌ねじ（図示せず）が形成されており、これらの貫通穴５４および雌ねじを用いて、本体板２０１と連結ボス２０２とがボルトねじで固定される。連結ボス２０２が支持軸２１の下面に取り付けられた状態で、連結ボス２０２の中空部と支持軸２１の中空部とが連通し、これにより、支持軸２１の中空部に挿通された処理液ノズル２２（図１参照）の先端を本体板２０１の開口２４の近傍に配置することができるようになっている。
【００２１】
連結ボス２０２の上面には、ダボ穴５４が形成されている周縁部の内側に、支持軸２１と連結ボス２０２との間をシールするためのＯリング（図示せず）が嵌め込まれるシール収容溝２０４が形成されている。また、シール収容溝２０４の内側には、金属製のバランサリング２０５を収容したバランサ収容溝２０６が形成されている。バランサ収容溝２０６のさらに内側には、図示しない補助バランサを収容可能な補助バランサ収容溝２０７が形成されており、この補助バランサ収容溝２０７の底面には、補助バランサを固定するためのビス穴２０８が形成されている。
【００２２】
バランサリング２０５は、バランサ収容溝２０６内に余裕を持って収容されており、その余裕の範囲内で、本体板２０１の上面に沿って変位することができるようになっている。バランサ収容溝２０６内におけるバランサリング２０５の位置を調整するための４本の調整ねじ６０が、連結ボス２０２の外周面からバランサ収容溝２０６まで貫通して設けられている。すなわち、連結ボス２０２には、平面視において互いに９０度ずつずれた４カ所に貫通孔６１が形成されている。この貫通孔６１の内面には、ねじ山が切られていて、調整ねじ６０をねじ入れることができるようになっている。調整ねじ６０は、バランサリング２０５がバランサ収容溝２０６内のどの位置にあっても、その先端がバランサリング２０５の外周面に当接する長さに形成されている。したがって、各調整ねじ６０の貫通孔６１へのねじ入れ量を調整することにより、調整ねじ６０でバランサリング２０５を所望の位置に押して変位させることができる。また、各調整ねじ６０をバランサリング２０５の外周面に当接させて、各調整ねじ６０でバランサリング２０５を四方から挟持することにより、その位置でバランサリング２０５を固定することができる。
【００２３】
バランサリング２０５の位置は、たとえば、専用の治具を用いて、遮断板２０の重心と回転中心とが一致するように調整される。専用の治具は、支持軸２１に取り付けられた時の回転中心と同じ点を中心として遮断板２０を回転させることができ、その時に遮断板２０に生じる振動を測定することができる装置である。この治具を用いて、遮断板２０を回転させた時に遮断板２０に生じる振動を測定し、その測定結果に基づき、各調整ねじ６０を調整して、振動が抑制される方向にバランサリング２０５を変位させていく。そして、最も振動が小さいバランサリング２０５の位置が見つかると、バランサリング２０５の位置調整が完了であり、この状態で遮断板２０の重心と回転中心とがほぼ一致している。
【００２４】
なお、この専用の治具を用いてバランサリング２０５の位置調整を行う場合には、たとえば、連結ボス２０２に適当な重りを配置することで、振動が抑制される方向にあたりをつけておき、重りを取り去った後、その方向にバランサリング２０５を変位させるようにしてもよい。
また、必ずしも治具を用いて位置調整を行う必要はなく、たとえば、遮断板２０を支持軸２１に取り付けて回転させた時の振動を測定するか、または、遮断板２０の状態を観察し、遮断板２０の振動が小さくなるように、バランサリング２０５の位置を調整するようにしてもよい。
【００２５】
いずれの方法であっても、この実施形態の構成によれば、４本の調整ねじ６０のねじ入れ量を調整することにより、バランサリング２０５の位置を簡単に調整することができ、遮断板２０の重心を回転中心に一致させることができる。したがって、複数個のバランサを配置して遮断板の重心位置を調整する従来の手法に比べて、その調整作業に要する手間を軽減することができ、調整作業に要する時間を短縮することができる。
【００２６】
また、遮断板２０が支持軸２１に取り付けられた状態で、バランサリング２０５は露出していないから、金属製であっても、バランサリング２０５が処理液（とくに薬液）による腐食を受けるおそれがない。ゆえに、バランサリング２０５を金属材料で比較的高重量に構成することができるから、本体板２０１および連結ボス２０２の重心が回転中心から大きくずれている場合であっても、バランサリング２０５の位置を適切に調整することにより、遮断板２０の重心と回転中心とを一致させることができる。
【００２７】
なお、この実施形態では、バランサリング２０５の位置調整だけで遮断板２０の重心を回転中心に一致させることができないような場合に、補助バランサ収容溝２０７に補助バランサを取り付けたうえで、バランサリング２０５の位置を調整することにより、遮断板２０の重心を確実に回転中心と一致させることができるようになっている。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、バランサリング２０５の位置を調整するための調整ねじ６０が４本設けられた構成を例にとって説明したが、バランサリング２０５の位置は、少なくとも３本の調整ねじが設けられていれば調整することができる。たとえば、調整ねじが３本である場合、これら３本の調整ねじは、図２における平面視で１２０°の等角度間隔で配置されるのが好ましい。
【００２８】
また、上述の実施形態では、回転部材の一例として遮断板２０を取り上げたが、遮断板２０以外にも、たとえば、ウエハＷの表面に対向配置されて、そのウエハＷの表面をスクラブ洗浄するスクラブ回転ブラシに本発明が適用されてもよい。この場合、スクラブ回転ブラシの重心と回転中心とを合わせることにより、スクラブ回転ブラシの振動を抑えることができるから、スクラブ洗浄ブラシによるウエハＷの表面洗浄を良好に行うことができるという効果を得ることができる。もちろん、スクラブ回転ブラシの重心を回転中心に合わせるための調整作業に要する手間および時間が低減されるという効果も得ることができる。
【００２９】
さらにまた、基板処理装置による処理対象の基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイパネル用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの他の種類の基板であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の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】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図２】遮断板の構成を示す平面図である。
【図３】図２の切断面線III−IIIから見た断面図である。
【符号の説明】
１１    スピンチャック
１３    下面ノズル
１４    処理液供給バルブ
２０    遮断板
２１    支持軸
２２    処理液ノズル
２３    処理液供給バルブ
２４    開口
２５    窒素ガスバルブ
２６    窒素ガス供給管
６０    調整ねじ
６１    貫通孔
２０１  本体板
２０２  連結ボス
２０３  中空部
２０５  バランサリング
２０６  バランサ収容溝
Ｗ      ウエハ
【図１】
0003904406.tif 000002
【図２】
0003904406.tif 000003
【図３】
0003904406.tif 000004