JPH06232109A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理体へのごみの付着を防止し、歩留りの
向上及び被処理体の汚染防止を図れるようにした処理装
置を提供する。 【構成】 スピンチャック１の駆動軸１１を半導体ウエ
ハＷの保持面側に流体を流出する流路１１ａを有する中
空軸にて形成する。駆動軸１１の流体流入側に、モータ
１０との間に第１のシール部材１６ａを介して第１の室
１７ａを形成すると共に、この第１の室１７ａとの間に
駆動軸１１に非接触のラビリンスシール１６ｂを介して
第２の室１７ｂを形成する。第１の室１７ａに流体排出
口１８を形成し、第２の室１７ｂを、駆動軸１１の流路
１１ａに連通すると共に、流体供給源に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体ウエハ
等の被処理体を回転保持しつつ処理する処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の処理装置として、被処理
体例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）の表面の
回路パターン面を下向きにすると共に、水平に保持して
回転させ、半導体ウエハの上面に処理液（洗浄液）を供
給すると共に、例えばナイロンやモヘヤ等にて形成され
るブラシをウエハの表面（回路パターンが形成されてい
ない面）に押し当てて表面の粒子汚染物を除去する処理
装置が知られている。

【０００３】また、この種の処理装置においては、下面
に回路パターン面が位置するために、真空吸着によって
ウエハを保持することができないため、ウエハ周縁部分
を保持するようにし回転保持手段であるスピンチャック
の駆動軸を中空状に形成し、この駆動軸内に形成された
流路を介して例えば窒素（Ｎ2 ）ガス又は空気等の流体
をウエハの下面に向けて流出し、この流体の流出によっ
て洗浄液がウエハの下面側に回り込むのを防止してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の処理装置においては、駆動軸の回転により軸受
部に発生したごみが、供給される流体と共に搬送されて
ウエハの回路パターン面に付着することがあり、歩留り
の低下をきたすという問題があった。また、スピンチャ
ックの駆動源であるモータの内部にもごみあるいは供給
される液体が浸入する虞れがあり、この液体（水分）等
の侵入によってモータに支障をきたすという問題もあっ
た。

【０００５】この問題を解決する手段として、駆動軸
を、流体供給側流路と排出側流路とを有する二重中空軸
にて形成して、流体供給側流路と排出側流路とをシール
部材にて区画する構造のものが考えられる。しかし、こ
の構造のもにおいては、流体が被処理体に向って流出す
る部分において、流体供給側流路と排出側流路とが近接
するため、エゼクタ作用によって排出側流路内の流体が
吸上げられてモータ下部で発生したごみを被処理体側に
巻上げてしまう虞れがあった。そのため、このごみの巻
上げを防止するために、排出側流路に吸引手段を接続し
て排出流路内の流体を吸引する必要がある。しかも、こ
の二重中空構造のものにおいては、供給圧と吸引圧との
バランスが崩れると、スピンチャックの回転に伴って振
動を生じることがある。更には、内側中空軸と外側中空
軸とを接触させずに小さい（具体的には１mm程度）隙間
にする必要があるため、高精度が要求されるなどの問題
がある。

【０００６】また、この種の処理装置においては、流体
が直接被処理体に接触するため、被処理体にダメージを
与える虞れがあると共に、流体中の汚れが被処理体に付
着する虞れもあった。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、回転駆動源側に発生するごみや供給される流体中に
含まれる汚れが被処理体に付着するのを防止すると共
に、歩留りの向上を図れるようにした処理装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の処理装置は、被処理体を回転保持
手段にて保持すると共に、被処理体の表面に処理液を供
給して処理する処理装置を前提とし、上記回転保持手段
の駆動軸を、上記被処理体の保持面側に流体を流出する
流路を有する中空軸にて形成し、上記駆動軸の流体流入
側と上記回転保持手段の駆動源との間に第１のシール部
材を介して第１の室を形成すると共に、この第１の室と
上記流体流入側との間に駆動軸に非接触の第２のシール
部材を介して第２の室を形成し、上記第１の室に流体排
出口を形成し、上記第２の室を、上記駆動軸の流路に連
通すると共に、流体供給源に接続してなることを特徴と
するものである。

【０００９】また、この発明の第２の処理装置は、上記
第１の処理装置と同様に、被処理体を回転保持手段にて
保持すると共に、被処理体の表面に処理液を供給して処
理する処理装置を前提とし、上記回転保持手段の駆動軸
を、上記被処理体の保持面側に流体を流出する流路を有
する中空軸にて形成し、上記駆動軸の流体流出口側に、
上記被処理体の周辺部に流体を案内する流体案内手段を
配設してなることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記のように構成されるこの発明の処理装置に
よれば、流体供給源から第２の室内に流体を供給するこ
とにより、流体は駆動軸の流路を介して被処理体の下面
側を周縁方向に向って流れて、被処理体の上面に供給さ
れる処理液の下面への回り込みを防止する。また、第２
の室内に供給された流体は、第２のシール部材と駆動軸
との間の僅かな隙間を通って第１の室内に流れ込み、流
体排出口から排出されるので、エゼクタ作用によって第
１のシール部材に付着するごみを同時に排出することが
できる。このとき、第２の室から第１の室に流体が流れ
るので、第１の室から第２の室へはごみが流れることは
なく、流体流入側からの被処理体へのごみの付着を防止
することができる。

【００１１】また、駆動軸の流体流出口側に、被処理体
の周辺部に流体を案内する流体案内手段を配設すること
により、流体が直接被処理体に当ることがないので、流
体による被処理体へのダメージを防止することができる
と共に、流体の汚れによって被処理体が汚染されるのを
防止することができる。

【００１２】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。この実施例では、この発明の処理装置
を半導体ウエハの洗浄処理装置に適用した場合について
説明する。

【００１３】◎第一実施例 図１はこの発明の第一実施例の洗浄処理装置の概略斜視
図、図２は第一実施例の洗浄処理装置の要部断面図が示
されている。

【００１４】上記洗浄処理装置は、被処理体である半導
体ウエハＷ（以下にウエハという）を回路パターン面を
下向きにして水平状態に保持する回転保持手段であるス
ピンチャック１と、このスピンチャック１にて保持され
るウエハＷの上面に処理液すなわち洗浄液をジェット流
にして噴出するジェットノズル３と、このジェットノズ
ル３から供給される洗浄液を用いてウエハＷの上面に付
着する粒子汚染物を洗浄除去するブラシ２とで主要部が
構成されている。

【００１５】スピンチャック１は、駆動源であるモータ
１０によって回転される駆動軸１１の上端部に水平に連
結する回転板１２と、この回転板１２の外周辺に適宜間
隔をおいて立設されてウエハＷの周縁部分を支持し水平
状態に保持する保持爪１３とで構成されている。

【００１６】上記駆動軸１１は、保持されるウエハＷの
下面に流体を流出する流路１１ａを有する例えばステン
レス鋼製の中空軸にて形成されると共に、その内周面に
汚れ防止用のフッ素樹脂製チューブ１１ｂを嵌合してな
る。そして、モータ１０内を貫通した状態に配設されて
おり、この駆動軸１１の下部の流体流入側はモータ１０
の下端より下方に突出し、その外側にモータ１０の下端
部との間に例えば塩化ビニル製部材にて形成される絶縁
性の中間ブロック１４を介して例えばステンレス鋼製の
シールブロック１５が固定されている。この場合、シー
ルブロック１５には、中間ブロック１４に取付けられる
第１のシール部材１６ａ（例えば、Ｏリング，メカニカ
ルシールなど）を介してモータ１０と区画される第１の
室１７ａ（空間部）と、この第１の室１７ａとの間に駆
動軸１１の外周部と非接触の第２のシール部材であるラ
ビリンス（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ）シール１６ｂを介して
区画される第２の室１７ｂ（空間部）が形成されてい
る。ラビリンスシール１６ｂを駆動軸１１との間に僅か
な隙間を残して取付けるには、駆動軸１１の外周にシー
トを巻き付けてラビリンスシール１６ｂを取付けた後、
駆動軸１１に巻き付けたシートを取外すことによって行
うことができる。そして、ラビリンスシール１６ｂと駆
動軸１１とが非接触か否かを調べるには、中間ブロック
１４が絶縁性であるので、駆動軸１１とラビリンスシー
ル１６ｂ（具体的にはシールブロック１５）との間をテ
スターにて電気的にチェックすることによって行うこと
ができる。

【００１７】また、上記シールブロック１５の第１の室
１７ａには図示しない真空ポンプ等の吸引手段に接続す
る流体排出口１８が設けられ、また第２の室１７ｂは、
駆動軸１１の流路１１ａに流体流入口１８ｄを介して連
通されると共に、図示しない流体例えば窒素（Ｎ2 ）ガ
スのＮ2 ガス供給源と接続する流体供給口１９が設けら
れている。したがって、Ｎ2 ガス供給源から第２の室１
７ｂ内に供給されるＮ2 ガスは駆動軸１１の流路１１ａ
を通ってウエハＷと回転板１２との間に流れてウエハＷ
の周辺方向に向い、ウエハＷの上面に供給される洗浄液
のウエハＷ下面への回り込みの防止に供される。また、
第２の室１７ｂ内に供給されたＮ2 ガスはラビリンスシ
ール１６ｂと駆動軸１１との僅かな隙間を通って第１の
室１７ａ内に流れた後、流体排出口１８から排出される
ように構成しておき、第１の室１７ａ内の圧力が第２の
室１７ｂ内の圧力より低圧となるようにしておくことに
より、このエゼクタ作用によって駆動軸１１のベアリン
グ１０ａにて発生して第１のシール部材１６ａに付着す
るごみは排出流と共に排出される。

【００１８】なお、シールブロック１５の底部には駆動
軸１１の流路１１ａと同軸方向に貫通口１５ａが設けら
れており、この貫通口１５ａの開口部には例えば石英ガ
ラス等の透明板４０が装着されている。そして、駆動軸
１１の上方に発光素子４１が配設され、透明板４０の下
方側には受光素子４２が配設されて、発光素子４１から
の投光が受光素子４２にて受光されるようになってい
る。したがって、これら発光素子４１と受光素子４２と
によってスピンチャック１上に載置されるウエハＷの有
無の検出を行うことができる。

【００１９】上記ブラシ２は、スピンチャック１の側方
に配設される操作軸４の先端部に回転可能に装着される
螺旋状の例えばナイロンあるいはモヘヤ等にて形成され
ている。このブラシ２は、図示しない駆動手段によって
駆動する操作軸４によってスピンチャック１の回転板１
２上に回転（θ）移動すると共に、垂直方向（Ｚ）に移
動するように構成されており、待機中にブラシ洗浄器５
によってブラシ自身が洗浄されるようになっている。こ
のようにブラシ２を螺旋状に形成することにより、ディ
スクブラシに比較して有効接触面積を大きく取ることが
でき、かつ、ロールブラシによる直線的接触による接触
圧の不均一を防止して、洗浄能力の向上と均一な洗浄処
理が可能となる。

【００２０】一方、ジェットノズル３は、図１に示すよ
うに、スピンチャック１に関してブラシ２と対向する側
に配設されており、操作機構６によって垂直方向（Ｚ）
及び水平方向（Ｘ）に移動可能なアーム７の先端部に装
着されている。このジェットノズル３は洗浄液（純水）
供給管８を介して純水収容タンク９に接続されており、
洗浄液供給管８に配設されるポンプＰ及びバルブＶによ
って所定量の洗浄液である純水がウエハ上に散布される
ようになっている。このジェットノズル３は、ブラシ２
の使用時にあるいは単独にウエハＷの上面に移動して純
水収容タンク９から供給される純水をブラシ２の近傍位
置に散布し得るようになっている。なお、純水収容タン
ク９の外周側にはヒータＨが配設されて、純水Ｌの温度
を常に一定の温度に温めている。したがって、温められ
た純水Ｌを用いてウエハＷの洗浄を行うことによって、
洗浄効率の向上が図れ、また、ウエハＷ自体が温まるの
で、洗浄処理後の乾燥処理の短縮化が図れる。

【００２１】上記のように構成されるこの発明の処理装
置において、ウエハＷを洗浄処理する場合には、まず、
図示しないフォーク状のウエハ搬送アームにて搬送され
るウエハＷの回路パターン面を下向きにして保持爪１３
の上に仮載置した後、ウエハ搬送アームを下方に移動さ
せてスピンチャック１から後退させる。次に、Ｎ2 ガス
供給源からシールブロック１５の流体供給口１９を介し
て第２の室１７ｂ内にＮ2 ガスを供給すると、後述する
一部を残してＮ2 ガスは駆動軸１１の流体流入口１８ｄ
を介して流路１１ａ内を通ってウエハＷの裏面側（回路
パターン面側）に流出されると共に、ウエハＷの周辺側
に流れる。このＮ2 ガスの流れによってウエハＷの裏面
と回転板１２との間にベルヌーイ効果によって負圧が生
じ、この負圧によってウエハＷが回転板１２側に向って
吸引され保持爪１３上に保持される。

【００２２】上記のようにしてウエハＷの周縁部を挾持
保持した状態で、モータ１０が駆動して駆動軸１１を回
転してウエハＷを水平回転する。そして、ブラシ２とジ
ェットノズル３をウエハＷの上方に移動すると共に、ジ
ェットノズル３からウエハＷの表面に純水を散布して、
ブラシ２によってウエハＷの上面（回路パターンが形成
されていない面）に付着する粒子汚染物を除去する。こ
のとき、ウエハＷの裏面側には、ウエハＷの中心部から
外周方向に向ってＮ2 ガスが流れるので、ウエハＷの上
面に供給される洗浄液のウエハ裏面への回り込みを防止
することができる。なお、上記洗浄はジェットノズル３
のみによるものであってもよい。

【００２３】また、第２の室１７ｂ内に供給されたＮ2
ガスの一部は、ラビリンスシール１６ｂと駆動軸１１と
の僅かな隙間を通って第１の室１７ａ内に流れた後、流
体排出口１８から排出される。したがって、第１の室１
７ａ内の圧力が第２の室１７ｂ内の圧力より低圧とな
り、このエゼクタ作用によって駆動軸１１のベアリング
１０ａにて発生して第１のシール部材１６ａに付着する
ごみは排出流と共に排出されるので、ウエハＷの下面の
回路パターン面へのごみの付着を防止することができ
る。また、第１の室１７ａからモータ１０の内部へのご
みの侵入を防止することができる。

【００２４】なお、上記説明ではウエハＷの下面側に供
給される流体がＮ2 ガスである場合について説明した
が、必ずしもＮ2 ガスである必要はなく、その他の不活
性ガスや空気あるいは純水等の液体であってもよい。純
水等の液体を使用する場合には、洗浄液供給管８から分
岐される管路をシールブロック１５の流体流入口１９に
接続すればよい。このように流体に純水を用いることに
より、ウエハＷの保持及びウエハＷの裏面への洗浄後の
洗浄液（純水）の付着を防止する純水の供給と、洗浄用
純水の供給とを同一の純水収容タンク９から供給するこ
とができ、洗浄処理の効率化と装置の小型化を図ること
ができる。

【００２５】◎第二実施例 図３はこの発明の処理装置の第二実施例における洗浄処
理装置の断面図、図４はその要部斜視図が示されてい
る。

【００２６】第二実施例はウエハＷの下面側に供給され
るＮ2 ガスによってウエハＷが受けるダメージの緩和と
更に確実な汚染防止を図れるようにした場合である。す
なわち、スピンチャック１の回転板１２を取付けるボス
部１２ａにおける駆動軸１１の流体流出口１１ｃの上方
にＮ2 ガスの流れをウエハＷの周辺部に案内する流体案
内手段である案内板５０を取付けた場合である。この場
合、案内板５０は、円盤部材にて形成されており、その
下面における同心円上の４箇所に脚部５１を設け、この
脚部５１を貫通してボス部１２ａにねじ結合される取付
ねじ５２にてボス部１２ａ上に固定されている。したが
って、駆動軸１１の流路１１ａを流れるＮ2 ガスは直接
ウエハＷに衝突するのではなく、一旦案内板５０の下面
に衝突した後、脚部５１間の案内通路５３からウエハＷ
の周辺部に流れるので、ウエハＷには案内板５０によっ
て衝撃が緩和されたＮ2 ガスが当り、ウエハＷのダメー
ジを緩和することができ、かつ、Ｎ2 ガスに含まれてい
る微小な汚れはウエハＷに強い衝撃で衝突することがな
いので、ウエハＷに付着する可能性は低く、したがって
ウエハＷは汚染されることがない。なお、案内板５０の
直径を可能な限り大きくしてウエハＷの外周辺近傍位置
まで延ばすことにより、更に確実にウエハＷのダメージ
及び汚染を防止することができる。

【００２７】また、第二実施例においては、駆動軸１１
の流体流出口１１ｃの上方に案内板５０を配設したた
め、ウエハＷを回転板１２上に近接させて配設すること
ができ、洗浄液のウエハ下面への回り込みを更に確実に
防止することができる。なお、ウエハＷを回転板１２に
近接させることによってウエハＷと回転板１２との間に
ウエハ受け渡し用アームを挿入させることができなくな
る可能性があるが、この場合には、図４に示すように、
回転板１２の外周辺の３箇所にスリット１２ｂを設け、
ウエハ搬送用のメインアーム３３には、馬蹄形状のアー
ム本体３３ａの内周面の３箇所にウエハ係止爪３３ｂを
設けておき、そして、メインアーム３３の係止爪３３ｂ
が回転板１２のスリット１２ｂ内を通る位置でメインア
ーム３３を昇降移動することによってウエハＷの受け渡
しを行うことができる。

【００２８】第二実施例において、その他の部分は上記
第一実施例と同じに形成してもよく、あるいは、従来の
この種の処理装置と同様に駆動軸を二重中空軸に形成し
てもよい。

【００２９】なお、上記実施例ではＮ2 ガスや空気等の
Ｎ2 ガスや純水等の液体等の流体の供給により生じる負
圧を利用してウエハＷの保持を行う機構について説明し
たが、必ずしも流体の負圧によってウエハＷを保持する
機構にのみ適用できるものではなく、別途にリンク機構
等を用いたウエハ保持機構を設けた処理装置においても
適用できることは勿論である。

【００３０】上記のように構成されるこの発明の処理装
置は、図１に示すような単独の半導体ウエハの洗浄装置
として使用される他、後述する半導体ウエハの塗布現像
装置等に組込まれて使用される。

【００３１】上記半導体ウエハの塗布現像装置は、図５
に示すように、ウエハＷに種々の処理を施す処理機構が
配置された処理機構ユニット３０と、処理機構ユニット
３０にウエハＷを自動的に搬入・搬出する搬入・搬出機
構２０とで主要部が構成されている。

【００３２】搬入・搬出機構２０は、処理前のウエハＷ
を収納するウエハキャリア２１と、処理後のウエハＷを
収納するウエハキャリア２２と、ウエハＷを吸着保持す
るア−ム２３と、このア−ム２３をＸ，Ｙ（水平），Ｚ
（垂直）及びθ（回転）方向に移動させる移動機構２４
と、ウエハＷがアライメントされかつ処理機構ユニット
３０との間でウエハＷの受け渡しがなされるアライメン
トステージ２５とを備えている。

【００３３】処理機構ユニット３０には、アライメント
ステージ２５よりＸ方向に形成された搬送路３１に沿っ
て移動自在に搬送機構３２が設けられており、この搬送
機構３２にはＹ，Ｚ及びθ方向に移動自在にウエハ搬送
用のメインアーム３３が設けられている。搬送路３１の
一方の側には、ウエハＷとレジスト液膜との密着性を向
上させるためのアドヒージョン処理を行うアドヒージョ
ン処理機構３４と、ウエハＷに塗布されたレジスト中に
残存する溶剤を加熱蒸発させるためのプリベーク機構３
５と、過熱処理されたウエハＷを冷却する冷却機構３６
とが配置されている。搬送路３１の他方の側にはウエハ
Ｗの表面にレジストを塗布する処理液塗布機構３７と、
ウエハＷの表面に付着する粒子汚染物を洗浄処理する洗
浄処理装置３８（この発明の処理装置）とが配置されて
いる。

【００３４】以上のように構成される半導体ウエハ塗布
現像装置において、まず、処理前のウエハＷは、搬入・
搬出機構２０のア−ム２３によってウエハキャリア２１
から搬出されてアライメントステージ２５上に載置され
る。次いで、アライメントステージ２５上のウエハＷ
は、搬送機構３２のメインアーム３３に保持されて、各
処理機構３４〜３８へと搬送されて適宜処理後に洗浄処
理が施される。そして、処理後のウエハＷはメインアー
ム３３によってアライメントステージ２５に戻され、更
にア−ム２３により搬送されてウエハキャリア２２に収
納される。

【００３５】なお、上記実施例では被処理体が半導体ウ
エハの場合について説明したが、被処理体は必ずしも半
導体ウエハに限られるものではなく、例えばＬＣＤ基
板、フォトマスク、セラミック基板、コンパクトディス
ク、あるいはプリント基板について同様に洗浄等の処理
を施すものについても適用できるものである。

【００３６】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の処理
装置によれば、上記のように構成されているので、以下
のような効果が得られる。

【００３７】１）請求項１記載の処理装置によれば、被
処理体の下面への処理液の回り込みを防止することがで
きると共に、被処理体へのごみの付着を防止することが
できるので、製品歩留りの向上及び被処理体の汚染防止
を図ることができる。

【００３８】２）請求項２記載の処理装置によれば、駆
動軸の流体流出口側に、被処理体の周辺部に流体を案内
する流体案内手段を配設するので、流体による被処理体
へのダメージを防止することができると共に、流体の汚
れによって被処理体が汚染されるのを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例の処理装置を示す概略斜
視図である。

【図２】第一実施例の処理装置の要部を示す断面図であ
る。

【図３】この発明の第二実施例の処理装置の要部を示す
断面図である。

【図４】第二実施例の要部を示す斜視図である。

【図５】この発明の処理装置を半導体ウエハ塗布現像装
置に適用した状態の全体を示す平面図である。

【符号の説明】

１ スピンチャック（回転保持手段） １０ モータ（駆動源） １１ 駆動軸 １６ａ 第１のシール部材 １６ｂ ラビリンスシール（第２のシール部材） １７ａ 第１の室 １７ｂ 第２の室 １８ 流体排出口 １９ 流体流入口 ５０ 案内板（流体案内手段） Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体を回転保持手段にて保持すると
   共に、被処理体の表面に処理液を供給して処理する処理
   装置において、 上記回転保持手段の駆動軸を、上記被処理体の保持面側
   に流体を流出する流路を有する中空軸にて形成し、 上記駆動軸の流体流入側と上記回転保持手段の駆動源と
   の間に第１のシール部材を介して第１の室を形成すると
   共に、この第１の室と上記流体流入側との間に駆動軸に
   非接触の第２のシール部材を介して第２の室を形成し、 上記第１の室に流体排出口を形成し、 上記第２の室を、上記駆動軸の流路に連通すると共に、
   流体供給源に接続してなることを特徴とする処理装置。
2. 【請求項２】 被処理体を回転保持手段にて保持すると
   共に、被処理体の表面に処理液を供給して処理する処理
   装置において、 上記回転保持手段の駆動軸を、上記被処理体の保持面側
   に流体を流出する流路を有する中空軸にて形成し、 上記駆動軸の流体流出口側に、上記被処理体の周辺部に
   流体を案内する流体案内手段を配設してなることを特徴
   とする処理装置。