(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を回転させて処理するスピン処理装置において、
処理容器と、
この処理容器内に設けられた回転体と、
この回転体に設けられ上記被処理物の下面周辺部を支持する液体が上記被処理物を支持する前に供給される支持面を有する保持手段と、
上記回転体を回転駆動して上記被処理物を上記回転体と一体的に回転させる回転駆動手段と
を具備し、
上記保持手段は、上記回転体の周方向に所定間隔で立設された複数の柱状部材からなり、各柱状部材の上端面が上記支持面に形成されていることを特徴とするスピン処理装置。
【請求項２】
上記支持面は凹曲面に形成さ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。
【請求項３】
上記支持面には、ここに供給される液体を吸収保持する保液部材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】
この発明は被処理物を回転させて処理するスピン処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、液晶製造装置や半導体製造装置などでは、被処理物としての液晶用ガラス基板や半導体ウエハを高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。被処理物には微粒子が付着しているだけでなく、脂肪などの有機物が付着している場合もある。
【０００３】
微粒子を洗浄する場合には、被処理物に純水を単に吹き付けたり、純水に超音波振動を付与して吹き付けるなどして除去することができる。しかしながら、有機物の場合、純水では除去できないため、純水に通常はオゾンと酸素の混合ガスであるオゾン含有ガスを封入して溶解させたオゾン水が用いられる。
【０００４】
オゾン水は周知のように酸化力が強く、限られた種類の弗素系樹脂以外の材料は腐食するということがある。そのため、使用済みのオゾン水をそのままの状態で廃棄すると、配管などを腐食させるなどのことがあるため、その有害性を低減したり、除去してからでなければ廃棄できないということがあった。
【０００５】
従来、使用済みのオゾン水は、純水などで希釈して濃度を下げてから廃棄したり、オゾン分解作用のある薬品や物質を混入して分解してから廃棄するということが行われていた。
【０００６】
しかしながら、前者の手段によると、大量の純水を使用するため、純水の製造コストが増大したり、オゾン水を希釈した廃液の処理コストが増大するなどのことがあった。
【０００７】
後者の手段によると、オゾン水を分解するために使用する薬品や物質のコストが高くなるばかりか、それらの供給設備が必要となるから、それによってもコスト高を招くことになる。
【０００８】
さらに、両者に共通して言えることは、オゾン水からオゾンガス（酸素ガスも含む）を確実に分解できないため、オゾンガスを含む液体を排出することになり、配管や設備などを早期に損傷させるということがあった。
【０００９】
洗浄処理された被処理物は乾燥処理される。洗浄と乾燥とを連続的に行うためにスピン処理装置が用いられる。スピン処理装置は、周知のように処理容器を有し、この処理容器内には回転駆動される回転体が設けられている。この回転体には、上記被処理物を保持するための複数の柱状部材が周方向に所定間隔で立設されている。上記柱状部材の上端面には上記被処理物の下面周辺部を支持する支持ピンと、上記被処理物の外周面に係合する係合ピンとが設けられている。
【００１０】
上記被処理物の下面周辺部を支持ピンで支持した場合、この支持ピンによって上記被処理物に応力が局部的に加わることが避けられない。とくに、洗浄処理時に、被処理物の上面に洗浄液の圧力が加わると、その反力として支持ピンによって被処理物に加わる応力も大きくなる。
【００１１】
上記支持ピンによって上記被処理物に応力が加わると、この支持ピンにスクラッチが発生することがあり、そのスクラッチによって被処理物が不良品となることがある。
【００１２】
洗浄処理された被処理物は、上記スピン処理装置によって高速回転させることで乾燥処理される。その場合、乾燥速度を向上させることが要求される。しかしながら、上記被処理物を高速回転させて乾燥させるだけでは、その回転速度に限界があるから、乾燥速度の向上にも限界が生じるということがあった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来はオゾン水を純水で希釈したり、薬液などで分解してから廃棄していたので、そのためのランニングコストが高くなるということがあった。しかも、オゾン水からオゾンガスを確実に分解することができないため、配管や設備に悪影響を及ぼすことがあった。
【００１４】
また、被処理物をスピン処理する場合、従来は上記被処理物の下面周辺部を支持ピンで支持していたので、上記支持ピンによる局部的な応力で被処理物にスクラッチが発生するということがあった。
【００１６】
この発明の目的は、被処理物に局部的な応力を発生させずに保持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。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、被処理物を回転させて処理するスピン処理装置において、
処理容器と、
この処理容器内に設けられた回転体と、
この回転体に設けられ上記被処理物の下面周辺部を支持する液体が上記被処理物を支持する前に供給される支持面を有する保持手段と、
上記回転体を回転駆動して上記被処理物を上記回転体と一体的に回転させる回転駆動手段と
を具備し、
上記保持手段は、上記回転体の周方向に所定間隔で立設された複数の柱状部材からなり、各柱状部材の上端面が上記支持面に形成されていることを特徴とするスピン処理装置にある。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記支持面は凹曲面に形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、上記支持面には、ここに供給される液体を吸収保持する保液部材が設けられていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１の発明によれば、被処理物の下面周辺部は支持面に供給された液体の表面張力によって支持されるため、上記被処理物に局部的な応力を発生させることなく支持できる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、柱状部材の上端面を凹曲面に形成して支持面としたことで、この支持面に供給される液体の貯留性を高めることができる。
請求項３の発明によれば、支持面に液体を吸収保持する保液部材を設けることで、この支持面に供給される液体の貯留性を高めることができる。
【００２８】
【発明の実施形態】
以下、この発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すスピン処理装置は処理容器１を有する。この処理容器１内には円盤状の回転体４が設けられている。この回転体４は回転駆動源３によって回転駆動されるようになっている。上記回転体４には後述する保持手段によって液晶用ガラス基板や半導体ウエハなどの被処理物２が着脱自在に保持され、上記回転駆動源３によって上記回転体４ともに回転駆動されるようになっている。
【００２９】
上記被処理物２の上方には洗浄用ノズル体５が配置されている。この洗浄用ノズル体５はオゾン水の供給源６に連通されていて、上記被処理物２に向けてオゾン水を噴射できるようになっている。それによって、上記被処理物２は、とくにその板面に付着した有機物を分解洗浄できるようになっている。
【００３０】
上記処理容器１の底部には排液管７の一端が接続されている。この排液管７の他端はバッファタンク８に連通していて、上記処理容器１からのオゾン水を蓄えることができるようになっている。このバッファタンク８にはここに蓄えられるオゾン水の量を検出するセンサ１０が設けられている。
【００３１】
上記バッファタンク８の底部には供給管９の一端が接続されている。この供給管９の中途部には第１の制御弁１１が接続され、他端はオゾン水の処理装置を構成する気密構造の処理タンク１２に接続されている。
【００３２】
上記処理タンク１２の底部には開口部１２ａが形成され、この開口部１２ａは金属製の振動板１３によって液密に閉塞されている。この振動板１３の外面には超音波振動子１４が接着固定されていて、この超音波振動子１４は超音波発振器１５によって駆動されるようになっている。
【００３３】
超音波振動子１４が駆動されると、振動板１３が超音波振動する。それによって、処理タンク１２内のオゾン水に超音波振動が付与されることになる。オゾン水に超音波振動が付与されると、その超音波振動がもつ加速エネルギや超音波振動により発生するキャビテ−ション作用によってオゾン水からオゾンガスが分離されることになる。
【００３４】
上記処理タンク１２の底部には、排液管１６の一端が接続され、上部には排ガス管１７の一端が接続されている。上記排液管１６は、第２の制御弁１８の一端に接続され、この制御弁１８の他端は図示しない下水道などに連通される。上記排ガス管１７には第３の制御弁１９を介してオゾン分解器２１に接続されている。
【００３５】
上記第１乃至第３の制御弁１１、１８、１９および超音波発振器１５は、制御装置２２によって図２に示すタイムチャ−トに基づいて制御されるようになっている。つまり、制御装置２２は、上記バッファタンク８に設けられたセンサ１０がこのタンク８内にオゾン水が所定量以上たまったことを検知すると、その検知信号で上記各制御弁および超音波発振器１５を上記タイムチャ−トにしたがって駆動制御し、被処理物２を洗浄処理したオゾン水を後述するように脱気処理するようになっている。
【００３６】
上記回転体４に設けられる保持手段は図３に示すように、この回転体４の上面周辺部に周方向に９０度間隔で立設された柱状部材３１からなる。この柱状部材３１の上端面は支持面をなす凹曲面３２に形成されているとともに、被処理物２の外周面に係合する係合ピン３３が突設されている。
【００３７】
上記凹曲面３２には純水などの液体Ｌが供給され、その液体Ｌの表面張力によって上記被処理物２の周辺部下面が保持される。被処理物２は、凹曲面３２に供給された液体Ｌの表面張力によって上下方向だけでなく、径方向に対しても保持される。つまり、被処理物２に対する保持力は凹曲面３２に供給された液体Ｌと被処理物２との接触面積によって決定される。したがって、凹曲面３２を大きくして被処理物２と液体Ｌとの接触面積を大きくすれば、上記柱状部材３１に係合ピン３３を設けなくとも、被処理物２が径方向にずれ動くことがないよう保持できる。
【００３８】
なお、上記柱状部材３１の支持面は凹曲面３２に代わり、平坦面であってもよく、平坦面であっても、そこに供給された液体Ｌの表面張力で被処理物２を保持することができる。
【００３９】
上記回転体４の上方にはア−ム体３５が配設されている。このア−ム体３５は基端部が揺動駆動源３６に取付けられ、先端部には乾燥用ノズル体３７が設けられている。この乾燥用ノズル体３７には図示しない供給源から窒素ガスなどの乾燥ガスが供給され、上記柱状部材３１に保持された被処理物２に向けて噴射されるようになっている。
【００４０】
上記揺動駆動源３６は上記ア−ム体３５を所定の範囲内の角度で揺動駆動する。それによって、上記ノズル体３７は上記被処理物２の径方向中心部分に対向した位置から径方向外方に向かって移動する。
【００４１】
つぎに、上記構成の装置の動作について説明する。
処理容器１内の回転体４に設けられた柱状部材３１の凹曲面３２に液体Ｌを供給し、その液体Ｌの表面張力によって被処理物２を保持したならば、この回転体４を回転駆動するとともに、洗浄用ノズル体５からオゾン水を上記被処理物２に向けて噴射する。それによって、オゾン水は被処理物２に付着した有機物を分解洗浄する。
【００４２】
被処理物２を洗浄したオゾン水は処理容器１から排液管７を通りバッファタンク８に流入する。バッファタンク８に所定量のオゾン水がたまり、そのことが上記バッファタンク８に設けられたセンサ１０によって検出されると、第１乃至第３の制御弁１１、１８、１９および超音波発振器１５が図２のタイムチャ−トに基づいて駆動制御される。
【００４３】
すなわち、まず、第１の制御弁１１が時間Ｔ1 から時間Ｔ2 の間、開放される。第１の制御弁１１が所定時間開放されることで、バッファタンク８内のオゾン水が供給管９を通じて処理タンク１２へ所定量供給される。
【００４４】
時間Ｔ2 では第１の制御弁１１が閉じ、超音波発振器１５が駆動される。それによって、超音波振動子１４が振動し、それに振動板１３が連動するから、処理タンク１２内のオゾン水に超音波振動が付与される。
【００４５】
オゾン水に超音波振動が付与されることで、その超音波振動がもつ加速エネルギや超音波振動により発生するキャビテ−ション作用によってオゾン水からオゾンガスが脱気され、液体と分離される。
【００４６】
上記超音波発振器１５は時間Ｔ3 で超音波振動子１４の駆動を停止する。ついで、時間Ｔ3 では第２の制御弁１８と第３の制御弁１９とが開放される。第２の制御弁１８が開放されることで、オゾンガスが分離された液体が排液管１６から排出される。また、第３の制御弁１９が開放されることでオゾン水から脱気されたオゾンガスが排ガス管１７を通ってオゾン分解器２１に供給される。
【００４７】
排ガス管１７を通って供給されたオゾンガスはオゾン分解器２１で分解されて酸素などになってから大気中に排出されるから、無害であり、また排液管１６から排出される液体中には、オゾンガスがほとんど含まれていないから、その液体も無害である。つまり、処理タンク１２内にたとえばエア−などの加圧気体を供給することで、オゾン水からオゾンガスを確実に脱気することができるから、純水で希釈したり、薬液などを用いる場合などに比べてそのランニングコストを低減することができる。
【００４８】
上記被処理物２は柱状部材３１の凹曲面３２に供給された液体Ｌの表面張力で保持されているから、この被処理物２を局部的な応力を与えることなく保持することができる。そのため、被処理物２に応力によるスクラッチが発生するのを防止できる。
【００４９】
洗浄処理された被処理物２を乾燥処理する場合には、上記回転体４を洗浄時に比べて高速度で回転駆動する。それと同時に、ア−ム体３５に設けられた乾燥用ノズル体３７から乾燥ガスを噴射させながら、上記被処理物２の乾燥速度に応じて上記ア−ム体３５を揺動させる。
【００５０】
つまり、高速回転される被処理物２は、遠心力によって径方向中心部から外方に向かって乾燥が進行する。そのため、乾燥処理の開始時に、高速回転された被処理物２の中心部分に乾燥ガスを噴射することで、その中心部分の乾燥が助長されるから、乾燥速度が向上する。ついで、乾燥ガスの噴射を被処理物２の径方向外方に移動させることで、遠心力によって乾燥する部位に乾燥ガスが噴射されることになるから、遠心力と乾燥ガスとの相乗作用によって乾燥速度を速めることができる。
【００５１】
つまり、乾燥用ノズル３７から噴射される乾燥用ガスは、ア−ム体３５を揺動駆動することで、被処理物２の上面の、乾燥した部分と乾燥していない部分との境界部分に向けて噴射されることになるから、被処理物２を遠心力と乾燥用ガスとの作用によって効率よく乾燥させることができる。
【００５２】
乾燥処理が終了したならば、被処理物２を柱状部材３１から取り外す。被処理物２を取り外すには、凹曲面３２に供給された液体Ｌの表面張力に抗して被処理物２を取り外したり、凹曲面３２に液体Ｌを供給して被処理物２を凹曲面３２から浮き上がらせることで取り外すことができる。
【００５３】
図４はア−ム体３５の揺動速度と被処理物２の乾燥時間とを測定したグラフである。この実験における種々の条件は以下の通りである。被処理物２の回転速度は1500rpm 、被処理物２の表面は親水性面で、接触角は５度以下、乾燥用ガスは窒素ガスが用いられ、流量は10l/min 、乾燥用ノズル３７の径は２mm、乾燥用ノズル３７と被処理物２との間隔は15mm、乾燥用ノズル３７の被処理物２に対する角度は９０度である。
【００５４】
まず、最初に被処理物２を高速回転させるだけで乾燥させたところ、乾燥時間は同図に点Ａで示すように１７sec であった。つぎに、上述した条件のごとく乾燥用ガスを噴射させるとともに高速回転させて乾燥処理したところ、ア−ム体３５の揺動速度が１Deg/sec のときには点Ｂで示すように13.5sec であり、２Deg/sec のときには点Ｃです示すように13.2sec 、３Deg/sec のときには点Ｄで示すように13.0sec であった。しかしながら、ア−ム体３５を４Deg/sec で揺動させると、乾燥時間は点Ｅで示すように15.0sec に増加した。
【００５５】
以上のことから、ア−ム体３５を揺動させながら乾燥用ガスを噴射させることで乾燥時間を短くできることが確認されたが、上記ア−ム体３５の揺動速度が速くなりすぎると、乾燥時間が長くなることが分かる。つまり、ア−ム体３５の揺動速度は被処理物２の表面の乾燥領域と非乾燥領域との境界部分に乾燥ガスを噴射する速度がよく、それ以上速すぎて非乾燥領域に噴射されると、乾燥速度が低下することになる。
【００５６】
図５（ａ）、（ｂ）はこの発明の保持手段の他の実施形態を示す。
図５（ａ）は柱状部材３１の上端面を平坦面３２ａからなる支持面とするとともに、この平坦面３２ａにスポンジ状の樹脂や布状部材などからなる、液体Ｌを吸収するシ−ト状の保液部材４１を貼着する。
【００５７】
このような構成とすることで、平坦面３２ａに供給された液体Ｌは上記保液部材４１によって保持されるから、液体Ｌによる被処理物２の保持状態を確実にすることができる。
【００５８】
図５（ｂ）は回転体４に柱状部材３１を立設する代わりに、筒状部材４２を設けるようにしたもので、この筒状部材４２の上端面をたとえば凹曲面４３からなる支持面とし、その凹曲面４３に液体Ｌを供給することで、その表面張力で被処理物２を保持するようにする。
【００５９】
また、筒状部材４２の上端面の外周端には、被処理物２の外周面に係合する複数の係合ピン４４が周方向に所定間隔で立設されているが、この係合ピン４４はなくてもよい。
【００６０】
このように、保持手段を筒状部材４２とすることで、被処理物２は下面周辺部が全長にわたって保持されることになるから、保持力を増大させることができる。
【００６３】
請求項１の発明によれば、被処理物を回転させて処理する場合に、上記被処理物の下面周辺部を、支持面に供給された液体の表面張力によって支持するようにした。
【００６４】
そのため、被処理物を局部的な応力を加えることなく支持できるから、その被処理物に応力によるスクラッチが発生するのを防止できる。
請求項２の発明によれば、柱状部材の上端面を凹曲面に形成して支持面としたことで、この支持面に供給される液体の貯留性を高めることができるから、被処理物の支持性能を向上させることができる。
【００６５】
請求項３の発明によれば、支持面に液体を吸収保持する保液部材を設けるようにした。そのため、上記支持面に供給された液体の貯留性を高めることができるから、上記支持面による被処理物の支持性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示すオゾン水処理装置を備えたスピン処理装置の全体構成図。
【図２】同じく第１乃至第３の制御弁および超音波発振器の動作を説明するためのタイムチャ−ト。
【図３】同じく被処理物を保持するための保持手段の説明図。
【図４】同じく乾燥ガスを噴射するノズル体の揺動速度と乾燥速度との関係を測定したグラフ。
【図５】（ａ）はこの発明の他の実施形態を示す保持手段の断面図，（ｂ）はこの発明のさらに他の実施形態を示す保持手段の断面図。
【符号の説明】
１…処理容器
３…回転駆動源
４…回転体
６…オゾン水の供給源
８…バッファタンク
１２…処理タンク
１３…振動板
１４…超音波振動子
１５…超音波発振器
１６…排液管
１７…排ガス管
１８…第２の制御弁
１９…第３の制御弁
２０…排気装置
２１…オゾン分解器
２２…制御装置
３１…柱状部材
３２…凹曲面（支持面）
３５…ア−ム体
３７…ノズル体
４２…筒状部材
【図１】
0003977888.tif 000002
【図２】
0003977888.tif 000003
【図３】
0003977888.tif 000004
【図４】
0003977888.tif 000005
【図５】
0003977888.tif 000006