JPH09153477A - 回転式基板乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成でありながら回転する基板の裏面
における回転中心に効率的に気体を供給することのでき
る回転式基板乾燥装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 回転式基板乾燥装置３は、基板Ｗを支持
するスピンチャック１３と、中空の回転軸２７を有しス
ピンチャック１３を回転駆動するモータ２６とを備え
る。回転軸２７の中空部内には、内管２８ａと外管２８
ｂより成る二重管２８が回転軸２７を貫通するように配
設されている。純水は、純水の導入管２９より内管２８
ａを通り、スピンチャック１３の開口部２４を介して基
板Ｗの裏面に噴出される。また、窒素ガスは、窒素ガス
の導入管３２より外管２８ｂを通り、スピンチャック１
３の開口部２４を介して基板Ｗの裏面に噴出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板を回転させ
ることにより乾燥する回転式基板乾燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス
基板等の基板を乾燥する装置の一つとして、スピンドラ
イヤと呼称される回転式基板乾燥装置が使用されてい
る。この回転式基板乾燥装置は、基板をその表面が水平
となる姿勢で支持する支持手段を鉛直方向の軸芯周りで
高速に回転させることにより、回転に伴う遠心力と回転
により基板に沿って発生する風の流れとによって基板に
付着した液滴を除去して基板を乾燥している。

【０００３】このとき、基板の裏面中央部付近は、基板
の回転に伴う遠心力がきわめて弱く、また、基板に沿っ
て発生する風の流れも基板の中心部付近では基板に対し
て垂直な方向に発生することから、基板の中央部におい
ては液滴の除去機能が十分に働かない。特に、基板の裏
面は支持手段とわずかな距離を離して対向しているた
め、基板の裏面には風の流れも発生しにくいことから、
基板の裏面中央部には液滴が残存しやすい。このため、
回転式基板乾燥装置においては、回転する基板の裏面に
おける回転中心に窒素ガス等の気体を吹き付けることに
より、基板の裏面中央部における乾燥を促進するように
している。

【０００４】また、基板の裏面は、例えば搬送工程にお
いて搬送装置に接触すること等によりパーティクルが付
着しやすい。また、基板の表面に付着した洗浄液の一部
が基板の裏面に回り込むこともある。このため、回転式
基板乾燥装置に純水等の洗浄液の供給手段を付設し、基
板を乾燥する前に、回転する基板の裏面における回転中
心に洗浄液を供給することにより基板の裏面を洗浄する
場合もある。

【０００５】ところで、基板の裏面における回転中心の
下方位置には、支持手段の回転軸が配設されているた
め、通常、基板の回転中心の直下より気体や洗浄液を供
給することは不可能である。このため、従来は、支持手
段を開口部と開口部以外の梁部とにより構成し、気体や
洗浄液を支持手段の回転軸の側方に設けたノズルから支
持手段の開口部を介して斜め上方に噴出することによ
り、基板の裏面における回転中心に気体や洗浄液を供給
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成におい
ては、支持手段の回転軸の側方に設けたノズルから、回
転する支持手段の開口部を介して斜め上方に気体や洗浄
液を供給する構成であるため、基板の裏面における回転
中心とノズルとの距離が大きくなることや、気体や洗浄
液の一部が支持手段の梁部に遮られることから、気体や
洗浄液を効率的にに基板の裏面に供給することは困難で
ある。また、支持手段の梁部により遮られた洗浄液によ
り浮遊ミストが発生し、この浮遊ミストが基板に再付着
するという問題もある。

【０００７】これを防止するため、特開平７−８６１４
５号公報においては、支持手段の回転軸を中空軸として
構成し、この中空軸の内部に複数の流体供給路を配設し
た基板処理装置が提案されている。この基板処理装置
は、上記従来の構成の問題点を解消しうる点で優れたも
のではあるが、さらに次のような課題が存在する。

【０００８】すなわち、この基板処理装置は、支持手段
の回転軸内部に流体供給路を配設する構成であるため、
この回転軸と支持手段を回転駆動するためのモータの駆
動軸とを直結することができないことから、回転軸とモ
ータの駆動軸とを同期ベルトやプーリ等の駆動伝達手段
を介して連結する必要が生じる。このとき、同期ベルト
やプーリ等の駆動伝達手段には、歯のギャップ等による
伝達誤差が存在するため、モータに付設したロータリエ
ンコーダ等の回転角検出手段のみでは、支持手段の回転
角度位置を正確に制御することは困難となる。支持手段
の回転角度位置の位置決めが正確に行われない場合に
は、支持手段上に基板を載置する際に搬送ミスが発生す
る。このため、さらに支持手段の回転軸にロータリエン
コーダ等の回転角検出手段を付設することが必要とな
り、装置のコストが上昇するのみでなく、その制御機構
も複雑なものとなるという問題点が生ずる。

【０００９】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、簡易な構成でありながら回転する基板
の裏面における回転中心に効率的に気体を供給すること
のできる回転式基板乾燥装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板をその表面が水平となる姿勢で支持する支持手
段を鉛直方向の軸芯周りで回転させることにより基板を
乾燥する回転式基板乾燥装置において、中空の回転軸を
有するモータと、前記回転軸に接続され前記回転軸を中
心として回転するとともに、少なくともその回転中心を
含む領域に開口部が形成された支持手段と、前記回転軸
の中空部内に配設され、前記回転軸の中空部および前記
支持手段の開口部を通って前記支持手段に支持された基
板の裏面に気体を供給する気体供給管と、を備えたこと
を特徴とする。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記回転軸の中空部内に配設され、前
記回転軸の中空部および前記支持手段の開口部を通って
前記支持手段に支持された基板の裏面に洗浄液を供給す
る洗浄液供給管をさらに備えている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいてこの発明の
実施の形態を説明する。

【００１３】まず、この発明に係る回転式基板乾燥装置
を適用する基板処理装置について説明する。図１は、こ
の発明に係る回転式基板乾燥装置を適用した基板処理装
置の平面図である。

【００１４】この基板処理装置は、角形の液晶表示パネ
ル用ガラス基板に対して処理を行うものであり、基板搬
入部２と、この発明に係る回転式基板乾燥装置３と、基
板搬出部４と、基板搬送部５とを備える。

【００１５】基板搬入部２は、前段の処理液を使用した
処理工程より、純水等の処理液が付着した状態の基板Ｗ
を回転式基板乾燥装置３に搬入するためのものであり、
互いに同期して回転することにより基板Ｗを搬送する複
数の搬送ローラ１２を備える。

【００１６】回転式基板乾燥装置３は、後述するよう
に、基板Ｗを高速で回転させることにより基板Ｗを乾燥
するものであり、基板Ｗを保持して回転するスピンチャ
ック１３と、基板Ｗの表面に気体を供給するための気体
供給手段１４と、処理液の飛散防止用カップ１５とを備
える。

【００１７】基板搬出部４は、回転式基板乾燥装置３に
より乾燥処理を行った基板Ｗを後段の処理工程へ搬出す
るためのものであり、基板搬入部２と同様、互いに同期
して回転することにより基板Ｗを搬送する複数の搬送ロ
ーラ１２を備える。

【００１８】基板搬送部５は、基板搬入部２と、回転式
基板乾燥装置３と、基板搬出部４との間で基板Ｗを搬送
するためのものであり、基板搬入部２の搬送ローラ１２
上に載置された基板Ｗを回転式基板乾燥装置３のスピン
チャック１３上に搬送するための第１のチャック１６
と、回転式基板乾燥装置３のスピンチャック１３上に載
置された基板Ｗを基板搬出部４の搬送ローラ１２上に搬
送するための第２のチャック１７とを備える。第１、第
２のチャック１６、１７は、いずれもモータ１８により
駆動を受ける同期ベルト１９に連結されており、互いに
同期して図１における左右方向に移動する。

【００１９】次に、この発明に係る回転式基板乾燥装置
３について説明する。図２は、回転式基板乾燥装置３の
側面図であり、図３はその平面図である。また、図４は
スピンチャック１３の回転中心付近の断面を拡大して示
す側面図である。

【００２０】これらの図において、基板Ｗを保持して回
転するスピンチャック１３は、互いに交差する２本のア
ーム１３ａ、１３ｂより構成され、各アーム１３ａ、１
３ｂの先端部およびアーム１３ｂの略中央部には、基板
Ｗを下方から支持するための５本の支持ピン２２が立設
されている。また、各アーム１３ａ、１３ｂの先端部に
は、基板Ｗの端縁に当接して基板Ｗを位置決めするため
の８本の位置決めピン２３が立設されている。また、ス
ピンチャック１３の回転中心である各アーム１３ａ、１
３ｂの交差部には、開口部２４が穿設されている。

【００２１】このスピンチャック１３は、複数の連結部
材２５ａ、２５ｂ、２５ｃより成る連結具２５を介して
モータ２６の回転軸２７と連結されており、モータ２６
の駆動により、そこに保持した基板Ｗと共に、鉛直方向
を向く回転軸２７を軸芯として回転する。また、モータ
２６にはロータリエンコーダ３０が付設されており、回
転軸２７の回転数や回転角度位置は、このロータリエン
コーダ３０により検出される。

【００２２】このモータ２６の回転軸２７としては中空
軸が採用されている。すなわち、このモータ２６は、通
常のモータ同様、回転軸２７の周囲に磁石やコイル等を
配設した構成を有するが、特にその回転軸２７として中
空軸を使用した構成となっている。

【００２３】そして、この回転軸２７の中空部内には、
内管２８ａと外管２８ｂより成る二重管２８が回転軸２
７を貫通するように配設されている。内管２８ａは基板
Ｗの裏面における回転中心付近に純水を供給するための
ものであり、図示しない純水の供給源と連通する純水の
導入管２９と接続されている。また、外管２８ｂは基板
Ｗの裏面における回転中心付近に窒素ガスを供給するた
めのものであり、図示しない窒素ガスの供給源と連通す
る窒素ガスの導入管３２と接続されている。

【００２４】この二重管２８の先端は、スピンチャック
１３の回転中心に穿設された開口部２４内に進入してお
り、スピンチャック１３に保持された基板Ｗの裏面と数
ｍｍ程度まで接近した位置に配置されている。

【００２５】なお、この実施の形態においては、純水と
窒素ガスとを内管２８ａと外管２８ｂとから成る二重管
２８により基板Ｗの裏面に供給しているが、互いに近接
して平行に配設された２本の供給管から、各々純水と窒
素ガスとを供給するようにしてもよい。

【００２６】また、この実施の形態においては、スピン
チャック１３の回転中心に孔を穿設して開口部２４を形
成しているが、この開口部２４は、二重管２８の先端よ
り供給される窒素ガスや純水が基板Ｗの裏面に到達する
までの経路中に障害物が存在しないように、少なくとも
スピンチャック１３の回転中心を含む領域において開放
空間を形成しうるものであればよい。従って、例えばス
ピンチャック１３を図４に示す連結部材２５ａに支持さ
れた片持ち式の４本のアームにより構成することによ
り、スピンチャック１３の中央部に開放空間から成る開
口部を形成することも可能である。

【００２７】気体供給手段１４は、基板Ｗの表面に窒素
ガスを供給するためのものであり、軸３３を中心に揺動
可能な基部３４と、基部３４に支持され、管路３６を介
して図示しない窒素ガスの供給源に連結するノズル３５
とを有する。ノズル３５は、図２において二点鎖線で示
すように、多段に屈曲した形状を有し、その基端は飛散
防止用カップ１５の上端４０を越えて基部３４に連結さ
れている。また、ノズル３５の先端は、図２、図３にお
いて二点鎖線で示す窒素ガスの供給位置に移動した場合
に、スピンチャック１３に支持された基板Ｗの表面に数
ｍｍ程度まで近接する高さとなっている。

【００２８】気体供給手段１４の基部３４は、リンク機
構を介して飛散防止用カップ１５の外側に配置されたエ
アシリンダ３７と連結されている。このため、気体供給
手段１４は、エアシリンダ３７の駆動により、図２、図
３において実線で示す待機位置と二点鎖線で示す窒素ガ
スの供給位置との間を往復移動する。

【００２９】飛散防止用カップ１５は、スピンチャック
１３により回転する基板Ｗから飛散する処理液の液滴の
外部への飛散を防止するためのものであり、スピンチャ
ック１３の外周を覆う略円筒状の形状を有する。

【００３０】飛散防止用カップ１５の内側下部には、基
板Ｗより飛散した処理液を排出するための４個の廃液口
３８が、モータ２６の回転軸２７に対して周方向に略等
分に配設されている。また、廃液口３８の内側には、４
個の排気口３９が、モータ２６の回転軸２７に対して周
方向に略等分に配設されている。この排気口３９は、飛
散防止用カップ１５の内部を排気することにより飛散防
止用カップ１５内に下降気流を形成し、基板Ｗから飛散
した処理液が飛散防止用カップ１５と衝突することによ
り生じる微細な液滴（ミスト）を下降気流と共に系外に
排出するためのものである。

【００３１】次に、回転式基板乾燥装置３における基板
Ｗの乾燥工程について説明する。図５は、スピンチャッ
ク１３の回転状態を示すタイムチャートである。

【００３２】まず、基板搬入部２において、複数の搬送
ローラ１２により、前段の処理工程より純水等の処理液
が付着した状態で搬送された基板Ｗを、第１のチャック
１６により挟持して、回転式基板乾燥装置３のスピンチ
ャック１３上に載置する。このとき、第１のチャック１
６には、図示しない処理液供給ノズルが付設されてお
り、搬送中の基板Ｗに純水等の処理液を供給して、基板
Ｗの搬送時に基板Ｗの表面が不均一な状態で乾燥するこ
とによる処理むらを防止する。

【００３３】基板Ｗがスピンチャック１３の支持ピン２
２上に載置され、位置決めピン２３による位置決めが完
了すれば、モータ２６の駆動により、スピンチャック１
３を回転軸２７を中心として例えば２００ｒｐｍ程度の
低速の回転数で回転させる。このとき、飛散防止用カッ
プ１５内においては、排気口３９から排気を行うことに
より、予め下降気流が形成されている。

【００３４】なお、最初にスピンチャック１３を低速で
回転させているのは、回転当初から基板Ｗを高速回転さ
せた場合においては、基板Ｗに付着した処理液が多量に
周囲に飛散して液跳を生ずるため、その処理液を予め基
板Ｗの端縁より流出させておくことを目的とするもので
ある。この時の回転数としては、基板Ｗの表面に付着し
た処理液を基板Ｗの端縁より流出し得るだけの遠心力を
生ずる回転数であればよく、例えば５００ｒｐｍ以下と
することが好ましい。また、この回転数を維持する時間
Ｔ１は、基板Ｗの表面に付着した処理液の多くが基板の
端縁より流出し得る時間であればよく、例えば１．５〜
３秒程度で十分である。

【００３５】この状態において、純水の導入管２９より
二重管２８における内管２８ａに純水を供給する。この
純水は、内管２８ａの先端部よりスピンチャック１３の
開口部２４を通り、低速で回転する基板Ｗの裏面におけ
る回転中心付近に噴出され、基板Ｗの回転に伴う遠心力
により基板Ｗの裏面全体に広がった後、基板Ｗの端縁よ
り流出する。

【００３６】これにより、基板Ｗの裏面に付着したパー
ティクルが除去されると共に、基板Ｗの表面に付着した
洗浄液の裏面への回り込みが防止される。特に、この実
施の形態においては、基板Ｗの回転中心の直下におい
て、スピンチャック１３に保持された基板Ｗの裏面と数
ｍｍ程度まで接近した位置に配置された内管２８ａから
基板Ｗの裏面に直接純水を噴出しているので、この純水
は効率的に基板Ｗの裏面全域に供給される。

【００３７】時間Ｔ１が経過すれば、内管２８ａからの
純水の供給を停止する。そして、スピンチャック１３の
回転速度を上昇させ、基板Ｗを高速で回転させる。この
時には、基板Ｗに付着した洗浄液を高速で振り切ること
ができるように、基板Ｗを例えば２０００ｒｐｍ程度の
回転数で回転させる。また、この回転数を持続する時間
Ｔ２は、例えば十数秒〜３０秒程度とすることが好まし
い。

【００３８】なお、基板Ｗを高速回転させた場合、基板
Ｗから飛散した処理液が飛散防止用カップ１５に衝突す
ることにより、微細な液滴（ミスト）が発生するが、飛
散防止用カップ１５内には排気口３９により均一な下降
気流が形成されているため、この液滴は下降気流と共に
系外に排出され、飛散防止用カップ１５から外部に拡散
することはない。

【００３９】この状態において、窒素ガスの導入管３２
より二重管２８における外管２８ｂに窒素ガスを供給す
る。この窒素ガスは、内管２８ｂの先端部よりスピンチ
ャック１３の開口部２４を通り、低速で回転する基板Ｗ
の裏面における回転中心付近に噴出される。

【００４０】この窒素ガスの供給により、基板Ｗの裏面
における中心部付近に残存する洗浄液が除去されると共
にその乾燥が促進される。特に、この実施の形態におい
ては、基板Ｗの回転中心の直下において、スピンチャッ
ク１３に保持された基板Ｗの裏面と数ｍｍ程度まで接近
した位置に配置された外管２８ｂから基板Ｗの裏面に直
接窒素ガスを噴出しているので、この窒素ガスは効率的
に基板Ｗの裏面に供給され、基板Ｗの裏面が迅速に乾燥
される。

【００４１】上述した基板Ｗの裏面への窒素ガスの供給
と並行して、エアシリンダ３７の駆動により、気体供給
手段１４のノズル３５を図２および図３において実線で
示す待機位置から二点鎖線で示す気体供給位置まで移動
させる。これにより、ノズル３５の先端がスピンチャッ
ク１３に保持されて回転する基板Ｗの表面における回転
中心の上方数ｍｍ程度まで接近した位置に移動する。こ
の状態において、管路３６からノズル３５に対して窒素
ガスを供給することにより、回転する基板Ｗの回転中心
に向けて窒素ガスを吹き付ける。この窒素ガスの供給に
より、基板Ｗの裏面と同様、基板Ｗの表面における中心
部付近に残存する洗浄液が除去されると共にその乾燥が
促進される。

【００４２】時間Ｔ２が経過し、基板Ｗの乾燥が終了す
れば、スピンチャック１３の回転を停止させ、ノズル３
５を待機位置まで移動させる。そして、スピンチャック
１３上の基板Ｗを、第２のチャック１７により挟持して
基板搬出部４の搬送ローラ１２上に載置し、搬送ローラ
１２により後段の処理工程へ搬出する。

【００４３】上記実施の形態においては、この発明を基
板Ｗの乾燥工程に使用する回転式基板乾燥装置に適用し
た場合について述べたが、回転する基板Ｗの表面に洗浄
用ブラシを当接させて基板Ｗを洗浄する工程や、超音波
を付与した洗浄液を基板Ｗの表面に供給して基板Ｗを洗
浄する工程の後に、基板Ｗを回転して乾燥する、基板Ｗ
の洗浄機能をも備えた回転式基板乾燥装置にこの発明を
適用することも可能である。

【００４４】また、上記実施の形態においては、基板Ｗ
の乾燥を促進するための気体として窒素ガスを利用した
場合について述べたが、乾燥した空気等の他の気体を利
用することも可能である。

【００４５】同様に、上記実施の形態においては、基板
Ｗの裏面を洗浄するための洗浄液として純水を利用した
場合について述べたが、他の薬液等を利用することも可
能である。

【００４６】さらに、上記実施の形態においては、角形
の液晶表示パネル用ガラス基板Ｗに対して処理を行う場
合について述べたが、半導体ウエハに対して処理を行う
装置にこの発明を適用することもできる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、支持手
段を駆動するモータの回転軸として中空の回転軸を採用
し、この回転軸の中空部内に配設した気体供給管によ
り、支持手段に形成された開口部を通って基板の裏面に
気体を供給する構成をとるので、回転する基板の裏面に
おける回転中心に効率的に気体を供給することができ
る。

【００４８】また、モータの回転軸と支持手段の軸芯と
を同軸とすることができるので、回転角検出手段をモー
タに付設した場合であっても、支持手段の回転角を直
接、正確に検出することが可能となり、制御機構を簡易
なものとすることができる。

【００４９】請求項２に記載の発明によれば、回転軸の
中空部内に配設した洗浄液供給管により、支持手段に形
成された開口部を通って基板の裏面に洗浄液を供給する
構成をとるので、回転する基板の裏面における回転中心
に効率的に洗浄液を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る回転式基板乾燥装置を適用した
基板処理装置の平面図である。

【図２】この発明に係る回転式基板乾燥装置の側面図で
ある。

【図３】図２の平面図である。

【図４】スピンチャックの回転中心付近の断面を拡大し
て示す側面図である。

【図５】スピンチャックの回転状態を示すタイムチャー
トである。

【符号の説明】

３ 回転式基板乾燥装置 １３ スピンチャック ２４ 開口部 ２６ モータ ２７ 回転軸 ２８ 二重管 ２８ａ 内管 ２８ｂ 外管 ２９ 純水の導入管 ３０ ロータリエンコーダ ３２ 窒素ガスの導入管 Ｗ 基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板をその表面が水平となる姿勢で支持
   する支持手段を鉛直方向の軸芯周りで回転させることに
   より基板を乾燥する回転式基板乾燥装置において、 中空の回転軸を有するモータと、 前記回転軸に接続され前記回転軸を中心として回転する
   とともに、少なくともその回転中心を含む領域に開口部
   が形成された支持手段と、 前記回転軸の中空部内に配設され、前記回転軸の中空部
   および前記支持手段の開口部を通って前記支持手段に支
   持された基板の裏面に気体を供給する気体供給管と、 を備えたことを特徴とする回転式基板乾燥装置。
2. 【請求項２】 前記回転軸の中空部内に配設され、前記
   回転軸の中空部および前記支持手段の開口部を通って前
   記支持手段に支持された基板の裏面に洗浄液を供給する
   洗浄液供給管をさらに備える請求項１に記載の回転式基
   板乾燥装置。