(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の下方に回動自在に配置され、前記基板を保持するターンテーブルと、
前記ターンテーブルを回転させる回転駆動機構と、
前記基板の上方に回動自在に配置され、前記基板の上方を覆うトッププレートと、
前記ターンテーブルと前記トッププレートとの間に形成された処理流体流路に処理流体を供給する処理流体供給手段と、
前記処理流体流路を挟んで前記ターンテーブル及び前記トッププレートそれぞれに非接触状態で引き合うように設けた磁石と、
を有し、
前記磁石は、前記ターンテーブル及び前記トッププレートの内部に埋設したことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記磁石は、前記基板の端縁よりも外方に配設したことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記ターンテーブル及び前記トッププレートの回転方向に向けて間隔をあけて複数個設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記トッププレートは、前記トッププレートを回動自在に支持する支持体との間に前記トッププレートの回転を阻止する回転阻止手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記トッププレートは、前記磁石の剪断方向に向けて昇降可能としたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関するものであり、特に、ターンテーブルで保持した基板の上方をトッププレートで覆い、トッププレートをターンテーブルとともに回転させながら、ターンテーブルとトッププレートとの間に供給した処理流体で基板の処理を行うように構成した基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体部品やフラットディスプレイなどを製造する場合には、半導体ウエハや液晶基板などの基板に対して基板処理装置を用いて洗浄やエッチングなどの各種処理を施している。この基板処理装置においては、パーティクルの付着防止や処理液の消費量削減などを目的として、処理する基板の上方をトッププレートで覆う構造のものが知られている。
【０００３】
この従来の基板処理装置では、チャンバーの内部に基板を保持するターンテーブルを回転駆動機構を介して取付けるとともに、基板及びターンテーブルの上方にトッププレートを昇降自在に配置して基板の上方をトッププレートで覆い、トッププレートをターンテーブルとともに回転させながらターンテーブルとトッププレートとの間に供給した処理液で基板の処理を行うように構成している。
【０００４】
そして、従来の基板処理装置では、トッププレートを回転させるために、ターンテーブル用の回転駆動機構とは別個にトッププレート用の回転駆動機構を設けたり（たとえば、特許文献１参照。）、ターンテーブルとトッププレートとをピンで着脱自在に連結してターンテーブル用の回転駆動機構でターンテーブルとともにトッププレートを回転させるように構成している（たとえば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３３０９０４号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記従来の基板処理装置では、以下に記載するように解決すべき課題が残されていた。
【０００７】
すなわち、ターンテーブル用の回転駆動機構とは別個にトッププレート用の回転駆動機構を設けた場合には、基板の処理を行うユニットが大型化してしまい、それに伴って、基板処理装置が大型化し、或いは、基板処理装置に搭載可能なユニット数が低減して基板処理装置の処理能力（スループット）が低減するおそれがあった。
【０００８】
また、ターンテーブルとトッププレートとをピンで着脱自在に連結した場合には、着脱時のピンの磨耗によって生じたパーティクルが基板を汚染してしまうおそれがあるとともに、ピンによって処理液の流れが乱されてしまい基板を良好に処理できなくなるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、請求項１に係る本発明では、基板処理装置において、基板の下方に回動自在に配置され、前記基板を保持するターンテーブルと、前記ターンテーブルを回転させる回転駆動機構と、前記基板の上方に回動自在に配置され、前記基板の上方を覆うトッププレートと、前記ターンテーブルと前記トッププレートとの間に形成された処理流体流路に処理流体を供給する処理流体供給手段と、前記処理流体流路を挟んで前記ターンテーブル及び前記トッププレートそれぞれに非接触状態で引き合うように設けた磁石とを設け、前記磁石は、前記ターンテーブル及び前記トッププレートの内部に埋設することにした。
【００１０】
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記磁石は、前記基板の端縁よりも外方に配設することにした。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記磁石は、前記ターンテーブル及び前記トッププレートの回転方向に向けて間隔をあけて複数個設けることにした。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明では、前記請求項１〜請求項３のいずれかに係る本発明において、前記トッププレートは、前記トッププレートを回動自在に支持する支持体との間に前記トッププレートの回転を阻止する回転阻止手段を設けることにした。
【００１４】
また、請求項５に係る本発明では、前記請求項１〜請求項４のいずれかに係る本発明において、前記トッププレートは、前記磁石の剪断方向に向けて昇降可能とすることにした。
【発明の効果】
【００１５】
そして、本発明では、ターンテーブルとトッププレートとの間に形成された処理流体流路を挟んでターンテーブル及びトッププレートそれぞれに磁石を非接触状態で引き合うように設けているために、処理流体流路を確保しながらターンテーブルとトッププレートとを連動連結し、ターンテーブル用の回転駆動機構を用いてトッププレートをも回転させることができるので、ターンテーブル用の回転駆動機構とは別個にトッププレート用の回転駆動機構を設ける必要がなくなり、基板処理装置の小型化や処理能力の向上を図ることができるとともに、ターンテーブルとトッププレートとを連結するピンを設ける必要もなくなり、パーティクルや処理流体の流れの乱れが発生せず、基板を良好に処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る基板処理装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１に示すように、基板処理装置１は、基板としての半導体ウエハ（以下、「ウエハ２」という。）を搬入及び搬出するための基板搬入出部３の後部にウエハ２を１枚ずつ搬送するための基板搬送部４を配設するとともに、この基板搬送部４の後部にウエハ２の洗浄や乾燥などの各種の処理を施すための基板処理部５を配設している。
【００１８】
この基板処理部５は、基板搬送部４の後部にウエハ２の受け渡しを行うための基板受渡ユニット６を配設するとともに、この基板受渡ユニット６の後部にウエハ２を基板処理部５の内部で搬送するための主搬送ユニット７を配設し、この主搬送ユニット７の左右両側部にウエハ２の洗浄を行うための基板処理ユニット8〜15を上下及び前後に２個ずつ並べて配設するとともに、主搬送ユニット７の後部にウエハ２の乾燥や冷却を行うための基板乾燥冷却ユニット16を配設している。
【００１９】
そして、基板処理装置１では、たとえば、基板搬入出部３に載置された複数枚のウエハ２を積載したキャリア17からウエハ２を一枚ずつ基板搬送部４で取り出して基板受渡ユニット６へ搬送し、主搬送ユニット７で基板受渡ユニット６からウエハ２を基板処理ユニット8〜15のいずれかに搬送し、この基板処理ユニット8〜15でウエハ２を処理し、その後、主搬送ユニット７でウエハ２を基板乾燥冷却ユニット16に搬送し、この基板乾燥冷却ユニット16でウエハ２の乾燥や冷却を行ない、再び主搬送ユニット７でウエハ２を基板受渡ユニット６へ搬送し、基板搬送部４でウエハ２を基板受渡ユニット６から基板搬入出部３のキャリア17へと搬出するようにしている。
【００２０】
次に、この基板処理装置１において、ウエハ２の処理を行う基板処理ユニット8〜15の具体的な構造について説明する。なお、以下の説明では、上側の前側に配設した基板処理ユニット８の構造について説明するが、他の基板処理ユニット9〜15も概略同様の構成となっている。
【００２１】
基板処理ユニット８は、図２〜図４に示すように、チャンバー18の内部にウエハ２を支持しながら回転させる基板支持機構19とウエハ２の上方を所定の間隔をあけて被覆する基板被覆機構20とをウエハ２を挟んで上下に設けている。
【００２２】
まず、基板支持機構19の構成について説明すると、基板支持機構19は、チャンバー18の仕切壁21の上部に支持体22を取付け、支持体22に中空円筒状の回転軸23をベアリング24を介して回動自在に取付け、回転軸23の上端部に円板状のターンテーブル25を水平に取付けている。
【００２３】
ターンテーブル25は、上部外周縁部にウエハ２の外周端縁を支持する４個の支持片26を円周方向に向けて間隔をあけて取付けている。ウエハ２は、支持片26の上部に表面（主面：回路パターン形成面）を上に向けた状態で載置され、ターンテーブル25の上面から所定の間隔をあけた状態で支持片26で支持されるようになっている。
【００２４】
また、ターンテーブル25は、中心部に第１の処理流体供給手段27を設けている。この第１の処理流体供給手段27は、仕切壁21及び支持体22に挿通させた供給パイプ28の先端部をターンテーブル25の中心部に配置するとともに、ターンテーブル25の中心（供給パイプ28の先端中央）に処理流体の吐出口29を形成している。この第１の処理流体供給手段27には、処理流体の供給源30が接続されており、供給源30から適宜適量の処理流体が供給されるようになっている。なお、処理流体としては、処理液、処理ガス、不活性ガス、純水などの各種の流体の供給源を接続することで各種の流体を使用することができる。
【００２５】
さらに、ターンテーブル25には、回転駆動機構31が接続されている。この回転駆動機構31は、仕切壁21の上部にモータ32を取付けるとともに、モータ32の出力軸33に駆動ギヤ34を取付け、一方、ターンテーブル25を取付けた回転軸23の外周に従動ギヤ35を形成し、これらの駆動ギヤ34と従動ギヤ35とを連動ベルト36で連動連結している。
【００２６】
次に、基板被覆機構20の構成について説明すると、基板被覆機構20は、仕切壁21の上部に昇降シリンダ37（昇降機構）の基端部を取付け、昇降シリンダ37のロッド38の先端部に中空箱型状の支持体39の基端部を取付け、支持体39の先端部に中空円筒状の支持ケース40を形成し、支持ケース40の中央部にトッププレート41をベアリング42を介して回動自在に取付けている。
【００２７】
トッププレート41は、昇降シリンダ37によって上下に昇降可能となっており、上昇時にはターンテーブル25の上方が開放され、ウエハ２の搬入・搬出が行えるようになり、一方、下降時にはウエハ２の上面から所定の間隔をあけた状態でウエハ２の上方を覆うようになっている。
【００２８】
また、トッププレート41は、ウエハ２よりもわずかに大きい円板状のプレート本体43の外周端縁部に外周壁44を下方に向けて形成するとともに、プレート本体43の中央部に支持フランジ45を形成し、支持フランジ45を支持ケース40に回動自在に取付けている。ここで、トッププレート41の下降時にターンテーブル25の外周側方に外周壁44の下端部が位置するようにしている。また、支持ケース40の内部に収容したロータリーエンコーダ46で支持フランジ45の回転角度を読取ることによってトッププレート41の回転角度を認識できるようにしている。
【００２９】
また、トッププレート41は、中心部に第２の処理流体供給手段47を設けている。この第２の処理流体供給手段47は、支持体39及び支持フランジ45に挿通させた供給パイプ48の先端部をトッププレート41の中心部に配置するとともに、トッププレート41の中心（供給パイプ48の先端中央）に処理流体の吐出口49を形成している。この第２の処理流体供給手段47には、処理流体の供給源30が接続されており、供給源30から適宜適量の処理流体が供給されるようになっている。なお、処理流体としては、処理液、処理ガス、不活性ガス、純水などの各種の流体の供給源を接続することで各種の流体を使用することができる。
【００３０】
さらに、トッププレート41には、支持体39との間に回転阻止手段50が介設されている。この回転阻止手段50は、支持体39の支持ケース40に４個の進退シリンダ51を円周方向に向けて間隔をあけて取付けるとともに、進退シリンダ51の進退ロッド52を下方に向けて伸延させ、一方、トッププレート41のプレート本体43の上面に４個のロック溝53を円周方向に向けて間隔をあけて取付け、ロック溝53に進退ロッド52を挿入できるようにしている。これにより、回転阻止手段50は、ロック溝53に進退ロッド52を挿入することで、トッププレート41の回転を阻止するようにしている。
【００３１】
そして、本発明に係る基板処理ユニット８では、トッププレート41を下降させた状態において、ターンテーブル25とトッププレート41との間に第１及び第２の処理流体供給手段27,47から供給された処理流体が流れる処理流体流路54が形成されており、しかも、図３〜図５に示すように、処理流体流路54を挟んでターンテーブル25及びトッププレート41にターンテーブル25とトッププレート41とを非接触状態で連動連結する非接触連結手段55を設けている。なお、処理流体流路54は、チャンバー18の内部に取付けた円環状の回収容器56に形成した回収溝57に連通しており、処理流体流路54を流れた処理流体が回収容器56で回収されるようになっている。
【００３２】
この非接触連結手段55は、８対（16個）の互いに引き付け合う磁石58〜73で構成しており、ターンテーブル25の外周縁の内部に８個の磁石58〜65をＳ極を外側に向けた状態で円周方向（回転方向）に向けて等間隔に埋設し、一方、トッププレート41の外周壁44の内周縁の内部に８個の磁石66〜73をＮ極を外側に向けた状態で円周方向（回転方向）に向けて等間隔に埋設している。
【００３３】
このように、非接触連結手段55は、ターンテーブル25に設けた磁石58〜65とトッププレート41に設けた磁石66〜73とを処理流体流路54を挟んで互いに引き合うように対向させて配置している。
【００３４】
これにより、基板処理ユニット８は、図５に示すように、ターンテーブル25に設けた磁石58〜65とトッププレート41に設けた磁石66〜73とが対面する位置関係にある場合には、磁石58〜73の磁力が作用して、ターンテーブル25とトッププレート41とが連結された状態となり、また、図６に示すように、ターンテーブル25に設けた磁石58〜65とトッププレート41に設けた磁石66〜73とが対面位置からずれた位置関係にある場合には、磁石58〜73の磁力が作用せず、ターンテーブル25とトッププレート41との連結が解除された状態となる。したがって、図６に示す連結解除状態にある場合でも、回転駆動機構31によってターンテーブル25を回転させると、図５に示す連結状態となり、ターンテーブル25の回転に伴ってトッププレート41も回転することになる。
【００３５】
基板処理ユニット８は、以上に説明したように構成しており、以下に説明するようにしてウエハ２を処理するようにしている。
【００３６】
まず、昇降シリンダ37によってトッププレート41を上昇させてターンテーブル25の上方を開放する。このときに、トッププレート41は、回転阻止手段50によって不用意に回転しないようにしている。このターンテーブル25を開放させた状態で、主搬送ユニット７によってウエハ２をターンテーブル25に載置する。
【００３７】
次に、昇降シリンダ37によってトッププレート41を所定位置（ウエハ２の上面から上方に所定間隔をあけた位置）まで下降させてウエハ２の上方をトッププレート41で覆う。これにより、ターンテーブル25とトッププレート41との間に処理流体流路54が形成される。
【００３８】
次に、回転阻止手段50の進退シリンダ51の進退ロッド52を後退させてトッププレート41が自由に回転する状態とするとともに、回転駆動機構31によってターンテーブル25を所定角度以上（ここでは、１／８周以上）回転させてターンテーブル25とトッププレート41とが図５に示す連結状態となって共に回転する状態にする。
【００３９】
次に、回転駆動機構31によってターンテーブル25を所定速度で回転させる。これにより、ターンテーブル25とトッププレート41とが磁石58〜73の作用で連結状態となっているために、トッププレート41もターンテーブル25とともに所定速度で回転する。
【００４０】
次に、第１及び第２の処理流体供給手段27,47によって吐出口29,49から所定流量の処理流体をウエハ２の中心部に向けて吐出する。これにより、ターンテーブル25の回転に伴ってターンテーブル25に保持されたウエハ２も回転しているために、ウエハ２の中心部に吐出された処理流体は、ウエハ２の回転によって発生する遠心力の作用でウエハ２の中心部から外周部に向けて処理流体流路54を流動してウエハ２の表裏面を処理し、その後、回収容器56で回収される。このときに、ウエハ２の上方がトッププレート41で覆われているために、パーティクルの付着を防止するとともに処理流体の消費量を削減してウエハ２を良好に処理することができる。
【００４１】
そして、所定時間経過後に、回転駆動機構31によってターンテーブル25の回転を停止させる。これにより、トッププレート41の回転も停止する。このときに、ロータリーエンコーダ46でトッププレート41の回転方向の位置を読み取り、トッププレート41のロック溝53と進退シリンダ51の進退ロッド52とが対面する位置でトッププレート41が停止するようにターンテーブル25を停止させる。
【００４２】
次に、回転阻止手段50の進退ロッド52を進出させてトッププレート41の回転を阻止した状態とし、この状態で回転駆動機構31によってターンテーブル25を所定角度（ここでは、１／16周）だけ回転させる。これにより、トッププレート41が回転阻止状態となっているために、ターンテーブル25だけが回転し、ターンテーブル25とトッププレート41とが図６に示す連結解除状態となる。
【００４３】
最後に、昇降シリンダ37によってトッププレート41を上昇させてターンテーブル25の上方を開放し、主搬送ユニット７によってウエハ２をターンテーブル25から搬出する。
【００４４】
以上に説明したように、上記基板処理装置１は、ウエハ２の下方に回動自在に配置されてウエハ２を保持するターンテーブル25と、ターンテーブル25を回転させる回転駆動機構31と、ウエハ２の上方に回動自在に配置されてウエハ２の上方を覆うトッププレート41と、ターンテーブル25とトッププレート41との間に形成された処理流体流路54に処理流体を供給する第１及び第２の処理流体供給手段27,47と、処理流体流路54を挟んでターンテーブル25及びトッププレート41それぞれに非接触状態で引き合うように設けた磁石58〜73とを設けた構成となっている。
【００４５】
そのため、上記構成の基板処理装置１では、ターンテーブル25とトッププレート41との間に形成された処理流体流路54を挟んでターンテーブル25及びトッププレート41それぞれに設けた磁石58〜73が非接触状態で引き合い、その結果、処理流体流路54を確保しながらターンテーブル25とトッププレート41とを連動連結させることができ、ターンテーブル25に設けた回転駆動機構31を用いてトッププレート41をも回転させることができる。これにより、上記基板処理装置１では、ターンテーブル25に設けた回転駆動機構31とは別個にトッププレート41を回転させるための機構を設ける必要がなくなり、基板処理ユニット8〜15の小型化を図ることができて、基板処理装置１の小型化を図ることができ、また、基板処理装置１に搭載可能な基板処理ユニット8〜15の数を増大させることができて、基板処理装置１の処理能力（スループット）を向上させることができる。また、上記基板処理装置１では、ターンテーブル25とトッププレート41とを接触状態で連結するためのピンなどの連結部材を設ける必要もなくなり、連結部材の磨耗によって発生するパーティクルや連結部材による処理流体の流れの乱れを発生させることがなくなり、ウエハ２を良好に処理することができる。
【００４６】
しかも、上記基板処理装置１では、磁石58〜73をウエハ２の端縁よりも外方に配設しているために、磁石58〜73の磁力がウエハ２に影響を及ぼすのを防止することができる。
【００４７】
また、上記基板処理装置１では、磁石58〜73をターンテーブル25及びトッププレート41の内部に埋設しているために、処理流体流路54を形成するターンテーブル25及びトッププレート41の表面に凹凸が形成されず、処理流体流路54に沿って処理流体を円滑に流動させることができ、ウエハ２を均一に処理することができる。
【００４８】
また、上記基板処理装置１では、磁石58〜73をターンテーブル25及びトッププレート41の回転方向に向けて間隔をあけて複数個設けているために、ターンテーブル25に設けた磁石58〜65とトッププレート41に設けた磁石66〜73とが対面する位置関係となってターンテーブル25とトッププレート41とが連結された状態と、ターンテーブル25に設けた磁石58〜65とトッププレート41に設けた磁石66〜73とが対面位置からずれた位置関係となってターンテーブル25とトッププレート41との連結が解除された状態とに容易に変更することができる。
【００４９】
また、上記基板処理装置１では、トッププレート41を回動自在に支持する支持体39とトッププレート41との間にトッププレート41の回転を阻止する回転阻止手段50を設けているために、トッププレート41を強制的に停止させておくことができ、トッププレート41の不用意な回転を阻止することができるとともに、ターンテーブル25とトッププレート41とを容易に連結解除状態とすることができる。
【００５０】
さらに、上記基板処理装置１では、トッププレート41を磁石58〜73の剪断方向に向けて昇降可能としているために、トッププレート41を上昇させることによってターンテーブル25に設けた磁石58〜65とトッププレート41に設けた磁石66〜73とが剪断方向に容易に分離でき、ターンテーブル25とトッププレート41とを容易に連結解除状態とすることができる。
【００５１】
なお、上記基板処理装置１は本発明の一実施例であり、本発明は、本発明の趣旨を脱しない範囲で様々な形態の基板処理装置に適用することができる。たとえば、磁石58〜73は、ターンテーブル25の上面とトッププレート41の下面とに取付けてもよく、リング形状のものを用いてもよく、また、オン−オフ動作可能な電磁石としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る基板処理装置を示す平面図。
【図２】基板処理ユニットを示す平面断面図。
【図３】同側面断面図。
【図４】同拡大側面断面図。
【図５】基板処理ユニットの動作（連結状態）を示す説明図。
【図６】基板処理ユニットの動作（連結解除状態）を示す説明図。
【符号の説明】
【００５３】
１  基板処理装置                          ２  ウエハ
３  基板搬入出部                          ４  基板搬送部
５  基板処理部                            ６  基板受渡ユニット
７  主搬送ユニット                        8〜15  基板処理ユニット
16  基板乾燥冷却ユニット                  17  キャリア
18  チャンバー                            19  基板支持機構
20  基板被覆機構                          21  仕切壁
22  支持体                                23  回転軸
24  ベアリング                            25  ターンテーブル
26  支持片                                27  第１の処理流体供給手段
28  供給パイプ                            29  吐出口
30  供給源                                31  回転駆動機構
32  モータ                                33  出力軸
34  駆動ギヤ                              35  従動ギヤ
36  連動ベルト                            37  昇降シリンダ
38  ロッド                                39  支持体
40  支持ケース                            41  トッププレート
42  ベアリング                            43  プレート本体
44  外周壁                                45  支持フランジ
46  ロータリーエンコーダ                  47  第２の処理流体供給手段
48  供給パイプ                            49  吐出口
50  回転阻止手段                          51  進退シリンダ
52  進退ロッド                            53  ロック溝
54  処理流体流路                            55  非接触連結手段
56  回収容器                              57  回収溝
58〜73  磁石
【図１】
0004974967.tif 000002
【図２】
0004974967.tif 000003
【図３】
0004974967.tif 000004
【図４】
0004974967.tif 000005
【図５】
0004974967.tif 000006
【図６】
0004974967.tif 000007