JP2015050408A - 基板処理装置および洗浄用基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】カップを広い範囲にわたって効果的に洗浄することができる洗浄処理技術を提供する。【解決手段】スピンチャック20には、通常の基板に代えて洗浄用基板CWが装着される。洗浄用基板CWの上面には弾性部材を介して複数の案内片72が取り付けられる。洗浄用基板CWを回転させつつ、その上面中心近傍に吐出ヘッド31から洗浄液を供給する。洗浄液は遠心力によって洗浄用基板CWの中心から外周に向けて流れ、案内片72から斜め上方に向けて飛散される。洗浄用基板CWの回転数によって案内片72の傾斜角度が変化し、それにともなって洗浄用基板CWから飛散される洗浄液の水平面に対する飛翔角度も変化する。洗浄用基板CWの回転数を調整することによって、洗浄液の飛翔角度を変化させて処理カップ40を広い範囲にわたって効果的に洗浄することができる。【選択図】図5
Description
本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板(以下、単に「基板」と称する)に液処理を行う基板処理装置の洗浄技術に関する。
従来より、基板の製造工程において、薬液を用いた薬液処理および純水を用いたリンス処理などの基板の表面処理を行ってから乾燥処理を行う基板処理装置が使用されている。このような基板処理装置としては、基板を1枚ずつ処理する枚葉式の装置と、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式の装置とが用いられている。枚葉式の基板処理装置は、通常、スピンチャックに保持した基板を回転させつつその表面に薬液を供給しての薬液処理、純水を供給しての純水リンス処理を行った後、基板を高速回転させて振り切り乾燥を行う。
このような枚葉式の基板処理装置においては、回転する基板の周囲を取り囲むようにカップを配置し、スピンチャックおよび基板から遠心力によって飛散した処理液を受け止めて回収する。カップには薬液および汚染物を含んだ液の液滴が付着するため、処理した基板の枚数が増えるにつれてカップの汚染が進行する。
また、回転する基板の表面にレジストなどの塗布液を供給して塗布膜を形成する回転塗布装置においても、飛散した塗布液を受け止めるためのカップを基板の周囲に配置している。このような回転塗布装置では、飛散した塗布液がカップに付着して乾燥するとカップ壁面にレジストの堆積層が固着して著しい汚染源となるおそれがある。
このため、従来より、カップの洗浄処理技術が提案されており、例えば特許文献1には、スピンチャックの上方に設けた遮断板を回転させつつ、その回転する遮断板に洗浄液を供給してカップを洗浄することが開示されている。また、特許文献2には、スピンチャックに専用の洗浄用治具を保持させ、回転する洗浄用治具の裏面に洗浄液を供給して外周端から洗浄液を飛散させてカップを洗浄する技術が開示されている。また、特許文献3には、中空構造の洗浄治具をスピンチャックに装着し、回転する洗浄治具内部の貯留部に洗浄液を供給して貯留部に形成された吐出孔からカップに向けて洗浄液を噴射する技術が開示されている。
さらに、特許文献4には、複数のフィンを有する洗浄基板をスピンチャックに保持させ、回転する洗浄基板に洗浄液を供給してフィンから斜め上方に向けて洗浄液を飛散させてカップを洗浄する技術が開示されている。
特許文献1から特許文献4に開示されているカップの洗浄技術は、いずれも回転する部材(遮断板、洗浄用治具等)に洗浄液を供給して遠心力によって洗浄液をカップに向けて飛散させるものである。特に、専用の洗浄治具(洗浄基板を含む)を設ける特許文献2から特許文献4に開示される技術においては、水平方向から所定の角度をもって洗浄液が飛散されるような工夫がなされている。例えば、特許文献3に開示される技術では、斜め上方および下方に向けて吐出孔を洗浄治具に形成している。また、特許文献4に開示される技術では、水平方向から所定の角度にて立ち上がるフィンを洗浄基板に設けて洗浄液を斜め上方に向けて飛散させるようにしている。このようにすることによって、水平方向に洗浄液を飛散させるだけでは洗浄することが出来ないカップの部位をも洗浄することができる。
しかしながら、特許文献1から特許文献4に開示される洗浄技術では、洗浄液を噴出する方向が固定されていたため、洗浄液を吹き付ける領域は限定的なものとなり、効果的な洗浄ができないなどの問題があった。汚染されたカップの洗浄が不十分であると、基板処理装置におけるパーティクル性能が劣化する原因となる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、カップを広い範囲にわたって効果的に洗浄することができる洗浄処理技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、基板処理装置において、基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転させる回転手段と、前記基板保持手段の周囲を取り囲むカップと、前記基板保持手段に装着された洗浄用基板と、前記基板保持手段に装着された前記洗浄用基板の上面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、を備え、前記洗浄用基板の上面に、前記洗浄用基板の中心から外周に向けて上方に傾斜する部分を有する案内片を設け、前記案内片はその基端から先端までの少なくとも一部分が前記基板保持手段の回転数に応じて前記上面に対する傾斜角度が変化する弾性を有することを特徴とする。
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る基板処理装置において、前記洗浄用基板の上面に前記案内片が複数設けられていることを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る基板処理装置において、前記複数の案内片が同一の傾斜角度にて前記洗浄用基板の上面に設けられることを特徴とする。
また、請求項4の発明は、請求項2の発明に係る基板処理装置において、前記複数の案内片の一部が残りと異なる傾斜角度にて前記洗浄用基板の上面に設けられることを特徴とする。
また、請求項5の発明は、請求項2から請求項4のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記基板保持手段は、基板の外周端を把持する複数のチャックピンを備え、前記洗浄用基板は、前記複数の案内片の少なくとも一部が前記複数のチャックピンに対向するように前記保持手段に装着されることを特徴とする。
また、請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記基板の上面に対してリンス液を供給し基板にリンス処理を施すリンス液供給手段をさらに備え、前記回転手段が前記基板保持手段を基板のリンス処理を行うときよりも小さな回転数にて回転させているときには、前記案内片から飛散した洗浄液が前記カップの上端部に到達する傾斜角度に前記案内片が前記洗浄用基板に取り付けられることを特徴とする。
また、請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記案内片の長手方向は、前記洗浄用基板の径方向に対して傾斜していることを特徴とする。
また、請求項8の発明は、請求項1から請求項7のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記案内片は案内片本体と弾性部材とを有し、前記案内片本体は前記弾性部材を介して前記洗浄用基板に取り付けられることを特徴とする。
また、請求項9の発明は、請求項8の発明に係る基板処理装置において、前記弾性部材はバネを含むことを特徴とする。
また、請求項10の発明は、請求項1から請求項9のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記案内片の長手方向に平行な両端に壁部を設けることにより前記案内片の上面に前記洗浄液の流路を形成したことを特徴とする。
また、請求項11の発明は、請求項10の発明に係る基板処理装置において、前記流路は、前記案内片の長手方向基端側よりも長手方向先端側がより狭くされていることを特徴とする。
また、請求項12の発明は、基板処理装置の基板保持手段に装着された状態で洗浄液の供給を受けつつ回転することによって、前記基板保持手段の周囲を取り囲むカップを洗浄するための洗浄用基板において、前記洗浄用基板の中心から外周に向けて上方に傾斜する案内片が上面に設けられており、前記案内片は、その基端から先端までの少なくとも一部が前記基板保持手段の回転速度の変化によって前記洗浄用基板の前記上面に対する傾斜角度が可変となる弾性を有することを特徴とする。
また、請求項13の発明は、請求項12の発明に係る洗浄用基板において、前記案内片を複数設けることを特徴とする。
また、請求項14の発明は、請求項13の発明に係る洗浄用基板において、前記複数の案内片が同一の傾斜角度にて設けられていることを特徴とする。
また、請求項15の発明は、請求項13の発明に係る洗浄用基板において、前記複数の案内片の一部が残りと異なる傾斜角度にて設けられていることを特徴とする。
請求項1から請求項11の発明によれば、洗浄用基板の上面に、洗浄用基板の中心から外周に向けて上方に傾斜する部分を有する案内片を設け、その案内片は、その基端から先端までの少なくとも一部分が基板保持手段の回転数に応じて前記上面に対する傾斜角度が変化する弾性を有するため、基板保持手段の回転数によって案内片の傾斜角度が変化し、洗浄液の飛翔角度を変化させてカップを広い範囲にわたって効果的に洗浄することができる。
特に、請求項4の発明によれば、複数の案内片の一部が残りと異なる傾斜角度にて洗浄用基板の上面に設けられるため、広角に洗浄液を飛散させることができ、カップをより広い範囲にわたって洗浄することができる。
特に、請求項5の発明によれば、複数の案内片の少なくとも一部が複数のチャックピンに対向するように洗浄用基板が保持手段に装着されるため、チャックピンへと向かう洗浄液は案内片に導かれて斜め上方に飛散されることとなり、チャックピンに衝突して散乱されるのを防止することができる。
特に、請求項6の発明によれば、回転手段が基板保持手段を基板のリンス処理を行うときよりも小さな回転数にて回転させているときには、案内片から飛散した洗浄液がカップの上端部に到達する傾斜角度に案内片が洗浄用基板に取り付けられるため、カップの上端部に吹き付けられる洗浄液の運動エネルギーは小さなものとなり、液滴の跳ね返りを抑制することができる。
特に、請求項7の発明によれば、案内片の長手方向は、洗浄用基板の径方向に対して傾斜しているため、案内片によって導かれる洗浄液が案内片から流れ落ちるのを低減することができる。
特に、請求項10の発明によれば、案内片の長手方向に平行な両端に壁部を設けるため、案内片によって導かれる洗浄液が案内片から流れ落ちるのを防止することができる。
請求項12から請求項15の発明によれば、洗浄用基板の中心から外周に向けて上方に傾斜する案内片を上面に設け、その案内片は、その基端から先端までの少なくとも一部が基板保持手段の回転速度の変化によって洗浄用基板の前記上面に対する傾斜角度が可変となる弾性を有するため、洗浄用基板の回転数によって案内片の傾斜角度が変化し、洗浄液の飛翔角度を変化させてカップを広い範囲にわたって効果的に洗浄することができる。
特に、請求項15の発明によれば、複数の案内片の一部が残りと異なる傾斜角度にて設けられているため、広角に洗浄液を飛散させることができ、カップをより広い範囲にわたって洗浄することができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
<第1実施形態>
図1は、本発明に係る基板処理装置1の平面図である。また、図2は、基板処理装置1の縦断面図である。この基板処理装置1は、半導体用途の基板Wを1枚ずつ処理する枚葉式の処理装置であり、円形のシリコンの基板Wに薬液処理および純水等のリンス液を用いたリンス処理を行ってから乾燥処理を行う。より具体的には、基板Wに、SC1液、DHF液、SC2液等の薬液を供給して基板Wを洗浄処理(薬液処理)した後、純水、アルコール等のリンス液を用いてリンス処理を行うことで基板W上から薬液を除去し、最後に基板Wの乾燥処理を行う枚葉式の基板洗浄装置である。なお、図1はスピンチャック20に基板Wが保持されていない状態を示し、図2はスピンチャック20に基板Wが保持されている状態を示している。
図1は、本発明に係る基板処理装置1の平面図である。また、図2は、基板処理装置1の縦断面図である。この基板処理装置1は、半導体用途の基板Wを1枚ずつ処理する枚葉式の処理装置であり、円形のシリコンの基板Wに薬液処理および純水等のリンス液を用いたリンス処理を行ってから乾燥処理を行う。より具体的には、基板Wに、SC1液、DHF液、SC2液等の薬液を供給して基板Wを洗浄処理(薬液処理)した後、純水、アルコール等のリンス液を用いてリンス処理を行うことで基板W上から薬液を除去し、最後に基板Wの乾燥処理を行う枚葉式の基板洗浄装置である。なお、図1はスピンチャック20に基板Wが保持されていない状態を示し、図2はスピンチャック20に基板Wが保持されている状態を示している。
基板処理装置1は、チャンバー10内に、主たる要素として基板Wを水平姿勢(法線が鉛直方向に沿う姿勢)に保持するスピンチャック20と、スピンチャック20に保持された基板Wの上面に処理液を供給するための上面処理液ノズル30と、スピンチャック20の周囲を取り囲む処理カップ40と、を備える。また、チャンバー10内における処理カップ40の周囲には、チャンバー10の内側空間を上下に仕切る仕切板15が設けられている。なお、本明細書において、処理液は、薬液、リンス液および洗浄液のすべてを含む総称である。
チャンバー10は、鉛直方向に沿う側壁11、側壁11によって囲まれた空間の上側を閉塞する天井壁12および下側を閉塞する床壁13を備える。側壁11、天井壁12および床壁13によって囲まれた空間が基板Wの処理空間となる。また、チャンバー10の側壁11の一部には、チャンバー10に対して基板Wを搬出入するための搬出入口およびその搬出入口を開閉するシャッターが設けられている(いずれも図示省略)。
チャンバー10の天井壁12には、基板処理装置1が設置されているクリーンルーム内の空気をさらに清浄化してチャンバー10内の処理空間に供給するためのファンフィルタユニット(FFU)14が取り付けられている。ファンフィルタユニット14は、クリーンルーム内の空気を取り込んでチャンバー10内に送り出すためのファンおよびフィルタ(例えばHEPAフィルタ)を備えており、チャンバー10内の処理空間に清浄空気のダウンフローを形成する。ファンフィルタユニット14から供給された清浄空気を均一に分散するために、多数の吹出し孔を穿設したパンチングプレートを天井壁12の直下に設けるようにしても良い。
スピンチャック20は、鉛直方向に沿って延びる回転軸24の上端に水平姿勢で固定された円板形状のスピンベース21を備える。スピンベース21の下方には回転軸24を回転させるスピンモータ22が設けられる。スピンモータ22は、回転軸24を介してスピンベース21を水平面内にて回転させる。また、スピンモータ22および回転軸24の周囲を取り囲むように筒状のカバー部材23が設けられている。
円板形状のスピンベース21の外径は、スピンチャック20に保持される円形の基板Wの径よりも若干大きい。よって、スピンベース21は、保持すべき基板Wの下面の全面と対向する保持面21aを有している。
スピンベース21の保持面21aの周縁部には複数(本実施形態では4本)のチャックピン26が立設されている。複数のチャックピン26は、円形の基板Wの外周円に対応する円周上に沿って均等な間隔をあけて(本実施形態のように4個のチャックピン26であれば90°間隔にて)配置されている。複数のチャックピン26は、スピンベース21内に収容された図示省略のリンク機構によって連動して駆動される。スピンチャック20は、複数のチャックピン26のそれぞれを基板Wの外周端に当接させて基板Wを把持することにより、当該基板Wをスピンベース21の上方で保持面21aに近接した水平姿勢にて保持することができるとともに(図2参照)、複数のチャックピン26のそれぞれを基板Wの外周端から離間させて把持を解除することができる。
スピンモータ22を覆うカバー部材23は、その下端がチャンバー10の床壁13に固定され、上端がスピンベース21の直下にまで到達している。カバー部材23の上端部には、カバー部材23から外方へほぼ水平に張り出し、さらに下方に屈曲して延びる鍔状部材25が設けられている。複数のチャックピン26による把持によってスピンチャック20が基板Wを保持した状態にて、スピンモータ22が回転軸24を回転させることにより、基板Wの中心を通る鉛直方向に沿った回転軸CXまわりに基板Wを回転させることができる。なお、スピンモータ22の駆動は制御部9によって制御される。
上面処理液ノズル30は、ノズルアーム32の先端に吐出ヘッド31を取り付けて構成されている。ノズルアーム32の基端側はノズル基台33に固定して連結されている。ノズル基台33は図示を省略するモータによって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。ノズル基台33が回動することにより、上面処理液ノズル30の吐出ヘッド31はスピンチャック20の上方の処理位置と処理カップ40よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動する。上面処理液ノズル30には、複数種の処理液(少なくとも純水を含む)が供給されるように構成されている。処理位置にて上面処理液ノズル30の吐出ヘッド31から吐出された処理液はスピンチャック20に保持された基板Wの上面に着液する。また、ノズル基台33の回動によって、上面処理液ノズル30はスピンベース21の保持面21aの上方にて揺動可能とされている。
一方、回転軸24の内側を挿通するようにして鉛直方向に沿って下面処理液ノズル28が設けられている。下面処理液ノズル28の上端開口は、スピンチャック20に保持された基板Wの下面中央に対向する位置に形成されている。下面処理液ノズル28にも複数種の処理液が供給されるように構成されている。下面処理液ノズル28から吐出された処理液はスピンチャック20に保持された基板Wの下面に着液する。
また、基板処理装置1には、上面処理液ノズル30とは別に二流体ノズル60が設けられている。二流体ノズル60は、純水などの処理液と加圧した気体とを混合して液滴を生成し、その液滴と気体との混合流体(二流体)を基板Wに噴射するノズルである。二流体ノズル60は、ノズルアーム62の先端に図示省略の液体ヘッドを取り付けるとともに、ノズルアーム62から分岐するように設けられた支持部材に気体ヘッド64を取り付けて構成されている。ノズルアーム62の基端側はノズル基台63に固定して連結されている。ノズル基台63は図示を省略するモータによって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。ノズル基台63が回動することにより、二流体ノズル60はスピンチャック20の上方の処理位置と処理カップ40よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動する。液体ヘッドには純水などの処理液が供給され、気体ヘッド64には加圧された不活性ガス(本実施形態では窒素ガス(N2))が供給される。処理位置にて二流体ノズル60から噴出された処理液の混合流体はスピンチャック20に保持された基板Wの上面に吹き付けられる。
スピンチャック20を取り囲む処理カップ40は、互いに独立して昇降可能な内カップ41、中カップ42および外カップ43を備えている。内カップ41は、スピンチャック20の周囲を取り囲み、スピンチャック20に保持された基板Wの中心を通る回転軸CXに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この内カップ41は、平面視円環状の底部44と、底部44の内周縁から上方に立ち上がる円筒状の内壁部45と、底部44の外周縁から上方に立ち上がる円筒状の外壁部46と、内壁部45と外壁部46との間から立ち上がり、上端部が滑らかな円弧を描きつつ中心側(スピンチャック20に保持される基板Wの回転軸CXに近づく方向)斜め上方に延びる第1案内部47と、第1案内部47と外壁部46との間から上方に立ち上がる円筒状の中壁部48とを一体的に備えている。
内壁部45は、内カップ41が最も上昇された状態で、カバー部材23と鍔状部材25との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。中壁部48は、内カップ41と中カップ42とが最も近接した状態で、中カップ42の後述する第2案内部52と処理液分離壁53との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。
第1案内部47は、滑らかな円弧を描きつつ中心側(基板Wの回転軸CXに近づく方向)斜め上方に延びる上端部47bを有している。また、内壁部45と第1案内部47との間は、使用済みの処理液を集めて廃棄するための廃棄溝49とされている。第1案内部47と中壁部48との間は、使用済みの処理液を集めて回収するための円環状の内側回収溝50とされている。さらに、中壁部48と外壁部46との間は、内側回収溝50とは種類の異なる処理液を集めて回収するための円環状の外側回収溝51とされている。
廃棄溝49には、この廃棄溝49に集められた処理液を排出するとともに、廃棄溝49内を強制的に排気するための図示省略の排気液機構が接続されている。排気液機構は、例えば、廃棄溝49の周方向に沿って等間隔で4つ設けられている。また、内側回収溝50および外側回収溝51には、内側回収溝50および外側回収溝51にそれぞれ集められた処理液を基板処理装置1の外部に設けられた回収タンクに回収するための回収機構(いずれも図示省略)が接続されている。なお、内側回収溝50および外側回収溝51の底部は、水平方向に対して微少角度だけ傾斜しており、その最も低くなる位置に回収機構が接続されている。これにより、内側回収溝50および外側回収溝51に流れ込んだ処理液が円滑に回収される。
中カップ42は、スピンチャック20の周囲を取り囲み、スピンチャック20に保持された基板Wの中心を通る回転軸CXに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この中カップ42は、第2案内部52と、この第2案内部52に連結された円筒状の処理液分離壁53とを一体的に備えている。
第2案内部52は、内カップ41の第1案内部47の外側において、第1案内部47の下端部と同軸円筒状をなす下端部52aと、下端部52aの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側(基板Wの回転軸CXに近づく方向)斜め上方に延びる上端部52bと、上端部52bの先端部を下方に折り返して形成される折返し部52cとを有している。下端部52aは、内カップ41と中カップ42とが最も近接した状態で、第1案内部47と中壁部48との間に適当な隙間を保って内側回収溝50内に収容される。また、上端部52bは、内カップ41の第1案内部47の上端部47bと上下方向に重なるように設けられ、内カップ41と中カップ42とが最も近接した状態で、第1案内部47の上端部47bに対してごく微小な間隔を保って近接する。さらに、上端部52bの先端を下方に折り返して形成される折返し部52cは、内カップ41と中カップ42とが最も近接した状態で、折返し部52cが第1案内部47の上端部47bの先端と水平方向に重なるような長さとされている。
また、第2案内部52の上端部52bは、下方ほど肉厚が厚くなるように形成されており、処理液分離壁53は上端部52bの下端外周縁部から下方に延びるように設けられた円筒形状を有している。処理液分離壁53は、内カップ41と中カップ42とが最も近接した状態で、中壁部48と外カップ43との間に適当な隙間を保って外側回収溝51内に収容される。
外カップ43は、中カップ42の第2案内部52の外側において、スピンチャック20の周囲を取り囲み、スピンチャック20に保持された基板Wの中心を通る回転軸CXに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この外カップ43は、第3案内部としての機能を有する。外カップ43は、第2案内部52の下端部52aと同軸円筒状をなす下端部43aと、下端部43aの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側(基板Wの回転軸CXに近づく方向)斜め上方に延びる上端部43bと、上端部43bの先端部を下方に折り返して形成される折返し部43cとを有している。
下端部43aは、内カップ41と外カップ43とが最も近接した状態で、中カップ42の処理液分離壁53と内カップ41の外壁部46との間に適当な隙間を保って外側回収溝51内に収容される。また、上端部43bは、中カップ42の第2案内部52と上下方向に重なるように設けられ、中カップ42と外カップ43とが最も近接した状態で、第2案内部52の上端部52bに対してごく微小な間隔を保って近接する。さらに、上端部43bの先端部を下方に折り返して形成される折返し部43cは、中カップ42と外カップ43とが最も近接した状態で、折返し部43cが第2案内部52の折返し部52cと水平方向に重なるように形成されている。
また、内カップ41、中カップ42および外カップ43は互いに独立して昇降可能とされている。すなわち、内カップ41、中カップ42および外カップ43のそれぞれには個別に昇降機構(図示省略)が設けられており、それによって別個独立して昇降される。このような昇降機構としては、例えばボールネジ機構やエアシリンダなどの公知の種々の機構を採用することができる。
仕切板15は、処理カップ40の周囲においてチャンバー10の内側空間を上下に仕切るように設けられている。仕切板15は、処理カップ40を取り囲む1枚の板状部材であっても良いし、複数の板状部材をつなぎ合わせたものであっても良い。また、仕切板15には、厚さ方向に貫通する貫通孔や切り欠きが形成されていても良く、本実施形態では上面処理液ノズル30および二流体ノズル60のノズル基台33,63を支持するための支持軸を通すための貫通穴が形成されている。
仕切板15の外周端はチャンバー10の側壁11に連結されている。また、仕切板15の処理カップ40を取り囲む端縁部は外カップ43の外径よりも大きな径の円形形状となるように形成されている。よって、仕切板15が外カップ43の昇降の障害となることはない。
また、チャンバー10の側壁11の一部であって、床壁13の近傍には排気ダクト18が設けられている。排気ダクト18は図示省略の排気機構に連通接続されている。ファンフィルタユニット14から供給されてチャンバー10内を流下した清浄空気のうち、処理カップ40と仕切板15との間を通過した空気は排気ダクト18から装置外に排出される。
基板処理装置1に設けられた制御部9のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部9は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどを備えて構成される。制御部9のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって、基板処理装置1の各動作機構が制御部9に制御され、基板処理装置1における処理が進行する。
上述の構成を有する基板処理装置1においては、スピンチャック20に通常の処理対象となる基板Wに代えて洗浄用基板CWを装着して処理カップ40の洗浄処理を行うことができる。図3は、スピンチャック20に装着された洗浄用基板CWを示す平面図である。また、図4は、図3のA−A線から見た断面図である。
洗浄用基板CWは、円板形状の本体部71を有する。本体部71は、処理対象となる基板Wと同一の形状(例えば、直径がφ300mmで厚さがt=0.775mm)を有している。本体部71の材質は、特に限定されるものではなく、半導体用途の装置の汚染源とならないものであれば良く、例えば基板Wを同様のシリコンとすれば良い。従って、洗浄用基板CWは、処理対象となる基板Wと同様に、複数のチャックピン26が本体部71の外周端を把持することによってスピンチャック20に保持可能である。
本体部71の上面には、複数(第1実施形態では4個)の案内片72が設けられている。各案内片72は当該案内片72の先端側の案内片本体72aと基端側の接続部72bとを含み、案内片本体72aは接続部72bを介して本体部71の上面に取り付けられている。第1実施形態では、洗浄用基板CWに設けられた複数の案内片72が全て同一形状を有する。各案内片本体72aは、矩形形状の平板状部材であり、本体部71の中心から外周に向けて上方に傾斜している。第1実施形態では、案内片本体72aの材質は、本体部71と同じもの(例えば、シリコン)とされている。
矩形形状の各案内片本体72aの基端部が接続部72bを介して本体部71の上面に取り付けられる。接続部72bは、半導体用途の装置の汚染源とならない弾性部材にて形成される。このような弾性部材としては例えばシリコーン樹脂が挙げられる。
4個の案内片72は、洗浄用基板CWの周方向に沿って等間隔(つまり、90°間隔)にて設けられる。4個の案内片72のそれぞれは、矩形形状の長手方向が洗浄用基板CWの径方向と一致するように基端部を洗浄用基板CWの中心に向けて取り付けられる。各案内片本体72aは、洗浄用基板CWの中心から径方向外周に向かって上方に傾斜するように(次第に高さが高くなるように)設けられる。
4個の案内片本体72aは、弾性部材の接続部72bを介して本体部71に取り付けられている。図4の矢印AR4にて示すように、スピンチャック20の回転速度の変化に応じて接続部72bが弾性変形すると、各案内片本体72aの洗浄用基板CWの上面に対する傾斜角度が変化する。静止状態の洗浄用基板CWにおける各案内片本体72aの傾斜角度は適宜のものとすることができる。第1実施形態では、4個の案内片本体72aの傾斜角度は同一である。なお、以下、単に傾斜角度と記載するときには、洗浄用基板CWの上面に対する案内片本体72aの傾斜角度を示すものとする。
また、各接続部72bは同一の弾性率を有している。したがって、スピンチャック20が回転して各案内片本体72aに遠心力が作用するとき、各案内片本体72aは同一の変化率で傾斜角度が変化する。
次に、基板処理装置1における動作について説明する。まず、通常の処理対象となる基板Wの処理手順について概説する。基板処理装置1における一般的な基板Wの処理手順の概略は、基板Wの表面に薬液を供給して所定の薬液処理を行った後、純水を供給して純水リンス処理を行い、その後、基板Wを高速回転させて振り切り乾燥処理を行うというものである。基板Wの処理を行う際には、スピンチャック20に基板Wを保持するとともに、処理カップ40が昇降動作を行う。薬液処理を行うときには、例えば外カップ43のみが上昇し、外カップ43の上端部43bと中カップ42の第2案内部52の上端部52bとの間に、スピンチャック20に保持された基板Wの周囲を取り囲む開口が形成される。この状態にて基板Wがスピンチャック20とともに回転され、上面処理液ノズル30および下面処理液ノズル28から基板Wの上面および下面に薬液が供給される。供給された薬液は基板Wの回転による遠心力によって基板Wの上面および下面に沿って流れ、やがて基板Wの端縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Wの薬液処理が進行する。回転する基板Wの端縁部から飛散した薬液は外カップ43の上端部43bによって受け止められ、外カップ43の内面を伝って流下し、外側回収溝51に回収される。
また、純水リンス処理を行うときには、例えば、内カップ41、中カップ42および外カップ43の全てが上昇し、スピンチャック20に保持された基板Wの周囲が内カップ41の第1案内部47によって取り囲まれる。この状態にて基板Wがスピンチャック20とともに回転され、上面処理液ノズル30および下面処理液ノズル28から基板Wの上面および下面に純水が供給される。供給された純水は基板Wの回転による遠心力によって基板Wの上面および下面に沿って流れ、やがて基板Wの端縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Wの純水リンス処理が進行する。回転する基板Wの端縁部から飛散した純水は第1案内部47の内壁を伝って流下し、廃棄溝49から排出される。なお、純水を薬液とは別経路にて回収する場合には、中カップ42および外カップ43を上昇させ、中カップ42の第2案内部52の上端部52bと内カップ41の第1案内部47の上端部47bとの間に、スピンチャック20に保持された基板Wの周囲を取り囲む開口を形成するようにしても良い。
また、振り切り乾燥処理を行うときには、内カップ41、中カップ42および外カップ43の全てが下降し、外カップ43の上端部43bの外側上面43dがスピンチャック20に保持された基板Wよりも下方に位置する。この状態にて基板Wがスピンチャック20とともに高速回転され、基板Wに付着していた水滴が遠心力によって振り切られ、乾燥処理が行われる。
このような通常の基板Wの処理が進行するにつれて、飛散した処理液中に含まれる汚染物質が付着して処理カップ40に徐々に汚染が蓄積される。特に、内カップ41、中カップ42および外カップ43の上側湾曲部分、つまり内カップ41の上端部47b、中カップ42の上端部52bおよび外カップ43の上端部43bの内側には比較的汚染が蓄積されやすい。処理カップ40に蓄積した汚染をそのまま放置すると、処理対象となる基板Wに付着して処理不良の原因となるおそれがある。
このため、本実施形態においては、洗浄用基板CWを用いて処理カップ40の洗浄を行っている。処理カップ40の洗浄は、処理対象となる基板Wの処理を行っていないとき、例えば処理ロット間のタイミングにて行うのが好ましい。
処理カップ40の洗浄を行うときには、スピンチャック20に洗浄用基板CWを装着する。具体的には、チャンバー10の側壁11に形成された図示しない搬出入口から図示しないロボット等により洗浄用基板CWをチャンバー10の内部に搬入し、スピンベース21に設けられたチャックピン26によって洗浄用基板CWの本体部71の外周端を把持する。このときに、図3に示すように、洗浄用基板CWの4個の案内片72が4個のチャックピン26に1対1で対向する向きとなるように洗浄用基板CWをスピンチャック20に装着する。
続いて、処理カップ40を適宜昇降させる。処理カップ40は、互いに独立して昇降可能な内カップ41、中カップ42および外カップ43を備えている。これら3つのカップのうち洗浄処理の対象となるカップを上昇させる。例えば、外カップ43の上側湾曲部分を洗浄する場合には、外カップ43のみを上昇させ、外カップ43の上端部43bと中カップ42の第2案内部52の上端部52bとの間に開口を形成する。また、中カップ42の上側湾曲部分を洗浄する場合には、中カップ42および外カップ43を上昇させ、中カップ42の第2案内部52の上端部52bと内カップ41の第1案内部47の上端部47bとの間に開口を形成する。さらに、内カップ41の上側湾曲部分を洗浄する場合には、内カップ41、中カップ42および外カップ43の全てを上昇させる。
本実施形態では、外カップ43を洗浄するべく、外カップ43のみを上昇させる。外カップ43の高さ位置は適宜のものとすることができるが、少なくともスピンベース21の保持面21aよりも上端部43bが上となるように外カップ43を上昇させる。この状態にてスピンモータ22の駆動によってスピンチャック20のスピンベース21が回転軸CXのまわりに回転する。
スピンベース21を回転させつつ、上面処理液ノズル30のノズル基台33がノズルアーム32を回動させて吐出ヘッド31を回転する洗浄用基板CWの上方に移動させる。そして、回転する洗浄用基板CWの上面の中心近傍に吐出ヘッド31から洗浄液(本実施形態では純水)を供給する。洗浄液としては純水のほかにアルコール、機能水を使用してもよい。
回転する洗浄用基板CWの上面の中心近傍に洗浄液を供給すると、遠心力によって中心から外周へと向けて洗浄液が流れる。そして、外周へと向けて流れる洗浄液の一部は複数の案内片72に沿って導かれ、洗浄用基板CWの径方向斜め上方に向けて飛散される。このとき、案内片本体72aは弾性部材の接続部72bを介して本体部71に取り付けられているため、洗浄用基板CWの回転数に応じて案内片本体72aの傾斜角度が変化する。従って、洗浄用基板CWから飛散される洗浄液の飛翔角度も変化する。なお、第1実施形態では、静止状態の洗浄用基板CWにおける4個の案内片本体72aの傾斜角度は同一であり、4個の接続部72bは同一の弾性率を有している。よって、洗浄用基板CWが回転しているときの4個の案内片本体72aの傾斜角度も同じになり、4個の案内片72から飛散される洗浄液の水平面に対する飛翔角度も等しくなる。
図5〜図7は、洗浄用基板CWから飛散される洗浄液の飛翔角度の変化を示す図である。まず、図5は、洗浄用基板CWが比較的低速(300rpm未満)で回転しているときの洗浄液の挙動を示す図である。洗浄用基板CWが比較的低速で回転しているときには、案内片本体72aに作用する遠心力も比較的小さいため、洗浄用基板CWの上面に対する案内片本体72aの傾斜角度は大きくなる。このため、案内片72に沿って導かれ、案内片72の先端から飛散される洗浄液の水平面に対する飛翔角度も大きくなる。これにより、図5に示すように、外カップ43の上端部43bの最上部近傍(折返し部43cの近傍)に向けて洗浄液が吹き付けられることとなる。洗浄液が吹き付けられることによって、外カップ43の上端部43bの最上部近傍に付着していた汚染物が洗い流されて洗浄される。
次に、図6は、洗浄用基板CWが中速(300rpm以上1000rpm未満)で回転しているときの洗浄液の挙動を示す図である。洗浄用基板CWが中程度の速度で回転しているときには、上記の低速回転時よりも大きな遠心力が案内片本体72aに作用し、洗浄用基板CWの上面に対する案内片本体72aの傾斜角度は低速回転時より小さくなる。このため、案内片72に沿って導かれ、案内片72の先端から飛散される洗浄液の水平面に対する飛翔角度も低速回転時よりは小さくなる。これにより、図6に示すように、外カップ43の上端部43bの最上部よりも奥側に向けて洗浄液が吹き付けられることとなり、その領域近傍に付着していた汚染物が洗い流されて洗浄される。
次に、図7は、洗浄用基板CWが比較的高速(1000rpm以上)で回転しているときの洗浄液の挙動を示す図である。洗浄用基板CWが高速回転しているときには、上記の中速回転時よりもさらに大きな遠心力が案内片本体72aに作用するため、洗浄用基板CWの上面に対する案内片本体72aの傾斜角度は中速回転時より小さくなる。このため、案内片72に沿って導かれ、案内片72の先端から飛散される洗浄液の水平面に対する飛翔角度も中速回転時よりさらに小さくなる。これにより、図7に示すように、外カップ43の上端部43bの比較的低い領域に向けて洗浄液が吹き付けられることとなり、その領域近傍に付着していた汚染物が洗い流されて洗浄される。
このように、第1実施形態では、洗浄用基板CWの回転数によって案内片本体72aの傾斜角度が変化し、それにともなって洗浄用基板CWから飛散される洗浄液の水平面に対する飛翔角度も変化する。洗浄用基板CWの回転数が大きくなるほど、複数の案内片本体72aの傾斜角度が小さくなり、洗浄液の水平面に対する飛翔角度も小さくなる。よって、スピンモータ22による洗浄用基板CWの回転数を調整することによって、外カップ43の内壁の広い範囲にわたって洗浄液を吹き付けることができる。なお、図5〜図7の例では外カップ43に洗浄液を吹き付けるようにしていたが、中カップ42および内カップ41を洗浄する場合であっても、同様に洗浄用基板CWの回転数を調整することによって広範囲に洗浄液を吹き付けることができる。すなわち、第1実施形態においては、スピンモータ22による洗浄用基板CWの回転数を調整することによって、洗浄液の飛翔角度を変化させて処理カップ40を広い範囲にわたって効果的に洗浄することができるのである。
洗浄用基板CWの回転数の制御には適宜のパターンを採用しうる。例えば、洗浄用基板CWの回転数が一定周期で増減を繰り返すように、制御部9がスピンモータ22を制御するようにしても良い。このようにすれば、洗浄用基板CWからの洗浄液の飛翔方向が一定周期で揺動することとなり、処理カップ40内の広い範囲に一定周期で繰り返して洗浄液を吹き付けることができる。
また、洗浄用基板CWが一定時間高速回転を維持することと低速回転を維持することとを繰り返すようにしても良い。或いは、洗浄用基板CWの回転数を段階的に変化させるようにしても良い。
また、処理カップ40の形状によっては、特に汚染物が付着しやすい部位が存在することもある。このような場合は、その汚染物が付着しやすい部位に集中的に洗浄液が吹き付けられるように、制御部9がスピンモータ22を制御して洗浄用基板CWの回転数を調整するのが好ましい。
ところで、本実施形態においては、洗浄用基板CWが比較的低速で回転しているときに、大きな飛翔角度にて洗浄液が噴出されて外カップ43の最上部の折返し部43cに吹き付けられる。換言すれば、スピンモータ22がスピンチャック20を低速回転させているときに、複数の案内片72から飛散した洗浄液がカップ上端の折返し部43cに到達する傾斜角度となるように複数の案内片本体72aが接続部72bを介して洗浄用基板CWの本体部71に取り付けられている。
従来、例えば特許文献4に開示されるように角度固定のフィンを洗浄基板に設けている場合には、洗浄基板を高速で回転させなければ高位置にあるカップ最上部の折返し部43cに洗浄液を到達させることはできなかった。洗浄基板を高速で回転させた場合には、洗浄液も高速で噴出されることとなり、高い運動エネルギーを有する洗浄液がカップ最上部に吹き付けられることによって液滴の跳ね返りが強く生じることとなっていた。スピンチャック20に近い折返し部43にてこのような強い跳ね返りが生じると、スピンチャック20などの装置内の部材に付着して新たな汚染となるおそれがある。
本実施形態では、洗浄用基板CWを比較的低速で回転させているときにカップ最上部の折返し部43cに洗浄液を吹き付けることができる。このときの洗浄用基板CWの回転数は通常の基板Wのリンス処理を行うときよりも小さな回転数である。洗浄用基板CWが比較的低速で回転している場合には、洗浄液も低速で噴出されることとなり、カップ最上部に吹き付けられる洗浄液の運動エネルギーも小さくなって液滴の跳ね返りが生じにくい。その結果、処理カップ40の洗浄にともなう新たな汚染を抑制することができる。
また、本実施形態においては、洗浄用基板CWの4個の案内片72が4個のチャックピン26に1対1で対向する向きとなるように洗浄用基板CWがスピンチャック20に装着される。このため、洗浄用基板CWの中心近傍から見ると全てのチャックピン26は案内片72によって覆い隠されることとなる。これにより、吐出ヘッド31から供給されてチャックピン26へと向かう洗浄液は案内片本体72aに導かれて斜め上方に飛散されることとなり、チャックピン26に衝突して散乱されることが防がれる。その結果、チャックピン26によって散乱された洗浄液が処理カップ40等の装置内の部材に付着することによる汚染が防止される。このような効果を得るため、各案内片本体72aは、洗浄用基板CWが1000rpm以上の高速で回転されたときにも少なくともチャックピン26を覆い隠す程度の傾斜角度を維持できるように接続部72bを介して本体部71に取り付けておく。なお、吐出ヘッド31から洗浄用基板CWに供給された洗浄液のうち案内片本体72aに導かれなかった一部は洗浄用基板CWの外周端から水平方向に向けて噴出されることとなり、処理カップ40のいずれかの部位に吹き付けられることとなる。
図4乃至図7を用いて前述したように、案内片本体72aの傾斜角度は洗浄用基板CWの回転数に応じて変化する。このため、各案内片本体72aの上面視における長手方向長さ(仮に長さLとする)も洗浄用基板CWの回転数に応じて変化することとなる。この長さLは洗浄用基板CWの静止時において、案内片本体72aとチャックピン26とが重ならない長さとすることが望ましい。これは、洗浄用基板CWをスピンベース21に装着する作業の支障となるおそれがあるためである。
図5乃至図7から明らかなように案内片本体72aの長さLは洗浄用基板CWの回転速度の増加とともに増えていくが、いずれの時点で案内片本体72aがチャックピン26の上に重なるようにすることが望ましい。これは、吐出ヘッド31から供給されて案内片本体72aに導かれ、斜め上方に飛散する洗浄液とチャックピン26との衝突・散乱を確実に防止するためである。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態では複数の案内片本体72aの傾斜角度が同一であったが、第2実施形態では傾斜角度が異なるように複数の案内片本体72aを洗浄用基板CWに取り付けている。第2実施形態において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態では複数の案内片本体72aの傾斜角度が同一であったが、第2実施形態では傾斜角度が異なるように複数の案内片本体72aを洗浄用基板CWに取り付けている。第2実施形態において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
図8は、第2実施形態の洗浄用基板CWを示す平面図である。また、図9は図8の洗浄用基板CWをB−B線から見た部分断面図であり、図10は図8の洗浄用基板CWをC−C線から見た部分断面図である。第1実施形態と同様に、洗浄用基板CWは、処理対象となる基板Wと同一の形状および材質の円板形状の本体部71を有する。本体部71の上面には、複数(第2実施形態では8個)の案内片72の案内片本体72aが弾性部材の接続部72bを介して取り付けられている。第2実施形態では、複数の案内片本体72aのそれぞれはシリコンにて形成された矩形形状の平板状部材であり、接続部72bはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)にて形成されている。
第2実施形態においては、8個の案内片本体72aのうち半数の4個が残りの案内片本体72aよりも大きな傾斜角度にて洗浄用基板CWの本体部71に取り付けられている。図9に示すように、8個の案内片本体72aのうちの4個は、静止状態における傾斜角度がαとなるように、洗浄用基板CWの上面に取り付けられる。一方、8個の案内片本体72aのうちの残りの4個は、静止状態における傾斜角度がαよりも小さなβとなるように、洗浄用基板CWの上面に取り付けられる。傾斜角度がαとなるように取り付けられた4個の案内片本体72aと、傾斜角度がβとなるように取り付けられた4個の案内片本体72aとは、洗浄用基板CWの周方向に沿って交互に配置される。8個の案内片72は洗浄用基板CWの周方向に沿って等間隔(つまり、45°間隔)にて設けられる。
8個の案内片本体72aのそれぞれは、矩形形状の長手方向が洗浄用基板CWの径方向と一致するように基端部を洗浄用基板CWの中心に向けて取り付けられる。各案内片本体72aは、洗浄用基板CWの中心から径方向外周に向かって上方に傾斜するように設けられる。但し、傾斜角度αにて取り付けられた案内片本体72aは傾斜角度βにて取り付けられた案内片本体72aよりも急傾斜にて高さが高くなる。
8個の案内片本体72aは、弾性部材の接続部72bを介して本体部71に取り付けられているため、各案内片本体72aの洗浄用基板CWの上面に対する傾斜角度は可変である。但し、初期状態(静止状態)での傾斜角度が異なるため、洗浄用基板CWの回転数に関わらず、静止状態で傾斜角度αで取り付けられた案内片本体72aの方が傾斜角度βで取り付けられた案内片本体72aよりも傾斜角度は大きい。案内片本体72aの傾斜角度を除く第2実施形態の残余の点については第1実施形態と同じである。
このような第2実施形態の洗浄用基板CWを用いて処理カップ40の洗浄処理を行うときにも、洗浄用基板CWをスピンチャック20に装着して回転させつつ、その上面中心近傍に吐出ヘッド31から洗浄液を供給する。そして、遠心力によって中心から外周へと向けて流れる洗浄液の一部が複数の案内片72に沿って導かれ、洗浄用基板CWの径方向斜め上方に向けて飛散される。
第2実施形態においては、8個の案内片本体72aの静止状態での傾斜角度が異なる。このため、洗浄用基板CWが回転しているときにも、静止状態で傾斜角度αで取り付けられた案内片本体72aと傾斜角度βで取り付けられた案内片本体72aとでは傾斜角度が異なる。具体的には、静止状態で傾斜角度αで取り付けられた案内片本体72aの方が傾斜角度が大きい。よって、洗浄用基板CWが回転しているとき、静止状態で傾斜角度αで取り付けられた案内片本体72aから飛散される洗浄液と傾斜角度βで取り付けられた案内片本体72aから飛散される洗浄液とでは水平面に対する飛翔角度も異なる。その結果、同一の回転数であっても広角に洗浄液を噴出することができ、処理カップ40をより広い範囲にわたって効果的に洗浄することができる。
また、第1実施形態と同様に、洗浄用基板CWの回転数によって各案内片本体72aの傾斜角度が変化し、それにともなって洗浄用基板CWから飛散される洗浄液の水平面に対する飛翔角度も変化する。よって、スピンモータ22による洗浄用基板CWの回転数を調整することによって、洗浄液の飛翔角度を変化させて処理カップ40を広い範囲にわたって洗浄することができる。
さらに、8個の案内片本体72aのうちの一部である4個の案内片本体72a(静止状態で傾斜角度αとなる案内片本体72a)が4個のチャックピン26に1対1で対向する向きとなるように洗浄用基板CWがスピンチャック20に装着される。このため、第1実施形態と同様に、洗浄用基板CWの中心近傍から見ると全てのチャックピン26は案内片本体72aによって覆い隠されることとなる。これにより、吐出ヘッド31から供給されてチャックピン26へと向かう洗浄液が直接にチャックピン26に衝突して散乱されることが防がれ、散乱された洗浄液が処理カップ40等の装置内の部材に付着することによる汚染が防止される。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第2実施形態では案内片72は、案内片本体72aと、PTFEなどの樹脂材料からなる弾性部材である接続部72bとで構成されていた。一方、第3実施形態の案内片72は、案内片本体72aと、樹脂材料からなる弾性を有するバネとで構成され、当該バネを用いて案内片本体72aを洗浄用基板CWに取り付けている。第3実施形態において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第2実施形態では案内片72は、案内片本体72aと、PTFEなどの樹脂材料からなる弾性部材である接続部72bとで構成されていた。一方、第3実施形態の案内片72は、案内片本体72aと、樹脂材料からなる弾性を有するバネとで構成され、当該バネを用いて案内片本体72aを洗浄用基板CWに取り付けている。第3実施形態において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
図11は、バネを介して案内片本体72aを洗浄用基板CWに取り付けた一例を示す図である。洗浄用基板CWの本体部71は、第1実施形態と同じく、処理対象となる基板Wと同一の形状および材質の円板形状の部材である。第3実施形態においては、案内片72は、案内片本体72a、バネの一種である板バネ(リーフスプリング)72cおよびヒンジ機構72dで構成され、案内片72の基端部に位置する板バネ(リーフスプリング)72cおよびヒンジ機構72dが洗浄用基板CWの本体部71に連結されることにより、案内片72が本体部71の上面に設けられている。より具体的には、案内片本体72aがヒンジ機構72dによって回動自在に本体部71の上面に取り付けられている。このようなヒンジ機構72dは、例えば本体部71の上面に溝を形成して回転軸を嵌め込み、その回転軸に案内片本体72aの基端部を取り付けることによって実現すれば良い。そして、図11に示すように、案内片本体72aの下面と本体部71の上面との間に板バネ72cを設けている。
洗浄用基板CWに設ける案内片72の個数は適宜のものとすることができ、第1実施形態のように4個であっても良いし、第2実施形態のように8個であっても良い。複数の案内片72のそれぞれは、矩形形状の長手方向が洗浄用基板CWの径方向と一致するように基端部を洗浄用基板CWの中心に向けて取り付けられる。また、各案内片本体72aは、洗浄用基板CWの中心から径方向外周に向かって上方に傾斜するように取り付けられる。静止状態の洗浄用基板CWにおける各案内片本体72aの傾斜角度は適宜の値とすることができる。
図11に示すような構造であっても、複数の案内片本体72aのそれぞれは、弾性を有する板バネ72cを介して洗浄用基板CWの本体部71に取り付けられている。このため、図11の矢印AR11にて示すように、第1実施形態と同じく各案内片本体72aの洗浄用基板CWの上面に対する傾斜角度は可変であり、洗浄用基板CWの回転数が大きくなるほど、案内片本体72aの傾斜角度が小さくなる。
また、図12は、バネを介して案内片本体72aを洗浄用基板CWに取り付けた他の例を示す図である。洗浄用基板CWの本体部71は、第1実施形態と同じく、処理対象となる基板Wと同一の形状および材質の円板形状の部材である。図11と同じく、案内片本体72aがヒンジ機構72dによって回動自在に本体部71の上面に取り付けられている。そして、図12に示すように、洗浄用基板CWの径方向に沿って本体部71の上面に溝を形成し、その溝にバネの一種であるコイルスプリング72eを設ける。コイルスプリング72eの一端側は溝の端部に固定され、他端側は連結部材72fによって案内片本体72aと連結されている。連結部材72fの両端接続部(案内片本体72aおよびコイルスプリング72eとの接続部)はヒンジ機構によって回動自在とされている。
図12の例においても、洗浄用基板CWに設ける案内片72の個数は適宜のものとすることができ、第1実施形態のように4個であっても良いし、第2実施形態のように8個であっても良い。複数の案内片72のそれぞれは、矩形形状の長手方向が洗浄用基板CWの径方向と一致するように基端部を洗浄用基板CWの中心に向けて取り付けられる。また、各案内片本体72aは、洗浄用基板CWの中心から径方向外周に向かって上方に傾斜するように取り付けられる。静止状態の洗浄用基板CWにおける各案内片本体72aの傾斜角度は適宜の値とすることができる。
図12に示すような構造であっても、複数の案内片本体72aのそれぞれは、弾性部材であるコイルスプリング72eを介して洗浄用基板CWの本体部71に取り付けられている。このため、図12の矢印AR12にて示すように、各案内片本体72aの洗浄用基板CWの上面に対する傾斜角度は可変であり、洗浄用基板CWの回転数が大きくなるほど、案内片本体72aの傾斜角度が小さくなる。すなわち、洗浄用基板CWの回転数が大きくなると、案内片本体72aに作用する遠心力が強くなり、案内片本体72aが洗浄用基板CWの外周側に倒れ込むことによってコイルスプリング72eに引張応力が作用する。そして、コイルスプリング72eの引張応力と案内片本体72aに作用する遠心力とがつり合う傾斜角度となるように案内片本体72aが倒れ込む。
図11および図12に示す例においても、洗浄用基板CWの回転数によって案内片本体72aの傾斜角度が変化し、それにともなって洗浄用基板CWから飛散される洗浄液の水平面に対する飛翔角度も変化する。洗浄用基板CWの回転数が大きくなるほど、複数の案内片本体72aの傾斜角度が小さくなり、洗浄液の水平面に対する飛翔角度も小さくなる。よって、スピンモータ22による洗浄用基板CWの回転数を調整することによって、洗浄液の飛翔角度を変化させて処理カップ40を広い範囲にわたって効果的に洗浄することができる。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態においては、案内片72を導かれる洗浄液が案内片本体72aから流れ落ちるのを防止するための壁部を設けている。第4実施形態においても、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態においては、案内片72を導かれる洗浄液が案内片本体72aから流れ落ちるのを防止するための壁部を設けている。第4実施形態においても、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
図13から図16は、壁部を設けた案内片本体72aの構成例を示す図である。図13の例では、矩形形状の案内片本体72aの長手方向に沿って、案内片本体72aの両側に壁部81を設けている。すなわち、案内片本体72aの長手方向に平行な両端に一対の壁部81を設けている。このような壁部81を設けることによって、案内片本体72aの上面に流路が形成され、その流路に流れ込んだ洗浄液が長手方向に平行な両端(短手方向の両端)から流れ落ちるのを防止することができる。その結果、案内片本体72aによって導かれる洗浄液を無駄なく斜め上方に向けて飛散させることができる。
図14の例では、案内片本体72aの内部が中空とされている。その中空部の長手方向両端は開口端とされている。これにより、案内片本体72aの内部には、その長手方向に沿って流路82が形成される。このような流路82を設けても、案内片本体72aの長手方向に平行な両端に一対の壁部が設けられることとなる。
図14に示すような案内片本体72aを洗浄用基板CWに装着した場合、洗浄用基板CWの中心から外周へと向けて流れる洗浄液の一部は案内片本体72aの流路82に流れ込んで導かれ、洗浄用基板CWの径方向斜め上方に向けて飛散される。このとき、案内片本体72aの長手方向に平行な両端に壁部が存在しているため、案内片本体72aに流れ込んだ洗浄液が長手方向に平行な両端から流れ落ちるのを防止することができる。その結果、案内片本体72aによって導かれる洗浄液を無駄なく斜め上方に向けて飛散させることができる。
図15に示す例は、図13の案内片本体72aを先端側ほど幅が狭くなるようにしたものである。図13の例と同様に、案内片本体72aの短手方向の両端に壁部81を設けている。このようにしても、案内片本体72aに流れ込んだ洗浄液が短手方向の両端から流れ落ちるのを防止することができる。また、図15に示すように、壁部81を設けるとともに、案内片本体72aの基端側から先端側に向けて漸次幅が狭くなるように案内片本体72aを形成すれば、飛散領域を制限することができる。図15のような案内片本体72aは、処理カップ40に吹き付ける洗浄液の勢いを強めて洗浄効果を高めるのに好適である。
また、図16に示す例は、図13の案内片本体72aの上面にさらに追加案内部172を設けたものである。図16の案内片本体72aは、図13と同じく、長手方向に平行な両端に一対の壁部81を設けたものである。この案内片本体72aの上面に追加案内部172を設ける。追加案内部172は、案内片本体72aの大きさを小型にしたものである。追加案内部172にも、その長手方向に平行な両端に一対の壁部181を設けている。追加案内部172は、案内片本体72aの上面に対してさらに所定の傾斜角度をなすように設けられる。
図16に示すような案内片本体72aを洗浄用基板CWに装着した場合、洗浄用基板CWの中心から外周へと向けて流れる洗浄液の一部は案内片本体72aに流れ込む。そして、案内片本体72aによって導かれる洗浄液の一部がさらに追加案内部172に流れ込む。このため、案内片本体72aおよび追加案内部172のそれぞれから洗浄用基板CWの径方向斜め上方に向けて洗浄液が飛散される。案内片本体72aと追加案内部172とでは洗浄用基板CWの上面に対する傾斜角度が異なる。よって、案内片本体72aから飛散される洗浄液と追加案内部172から飛散される洗浄液とでは水平面に対する飛翔角度が異なる。その結果、第2実施形態と同じく、同一の回転数であっても広角に洗浄液を噴出することができ、処理カップ40をより広い範囲にわたって効果的に洗浄することができる。
また、図16の例においても、案内片本体72aの長手方向に平行な両端に壁部81が設けられ、追加案内部172の長手方向に平行な両端に壁部181が設けられているため、洗浄液が案内片本体72aおよび追加案内部172の長手方向に平行な両端から流れ落ちるのを防止することができる。その結果、案内片本体72aおよび追加案内部172によって導かれる洗浄液を無駄なく斜め上方に向けて飛散させることができる。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態について説明する。第1実施形態では複数の案内片72のそれぞれを矩形形状の長手方向が洗浄用基板CWの径方向と一致するように設けていたが、第5実施形態では長手方向が洗浄用基板CWの径方向に対して傾斜するように複数の案内片72が設けられている。第5実施形態において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。第1実施形態では複数の案内片72のそれぞれを矩形形状の長手方向が洗浄用基板CWの径方向と一致するように設けていたが、第5実施形態では長手方向が洗浄用基板CWの径方向に対して傾斜するように複数の案内片72が設けられている。第5実施形態において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
図17は、第5実施形態の洗浄用基板CWを示す平面図である。同図に示すように、第5実施形態においては、矩形形状の案内片72の長手方向が点線で示す洗浄用基板CWの径方向に対して傾斜するように各案内片72が本体部71に設けられている。
上述した通り、回転する洗浄用基板CWの上面中心近傍に吐出ヘッド31から洗浄液を供給すると、その洗浄液は遠心力によって洗浄用基板CWの上面を中心から外周へと向けて流れる。このとき、吐出ヘッド31から供給された直後の洗浄液は回転する方向の速度成分を有していない。その一方、中心近傍に供給されて外周へと向けて流れる洗浄液は、回転する洗浄用基板CWの上面との摩擦によって徐々に洗浄用基板CWの回転方向の速度成分をも有するようになる。その結果、洗浄用基板CWの中心から外周へと向けて流れる洗浄液は、洗浄用基板CWの径方向に沿って直線的には流れず、図17の矢印AR17に示すように、洗浄用基板CWの上面にて径方向から湾曲するような軌跡を描きつつ流れる。矢印AR17にて示すような洗浄液の軌跡は、洗浄液に洗浄用基板CWの回転にともなう遠心力および摩擦力が作用した結果として生じる洗浄用基板CWの上面に対する洗浄液の相対運動の軌跡である。
このように洗浄用基板CWの上面を流れる洗浄液の軌跡が径方向から湾曲していると、案内片72に流れ込んだ洗浄液が案内片72の短手方向の端部から流れ落ちるおそれがある。第5実施形態においては、矩形形状の案内片72の長手方向が洗浄用基板CWの径方向に対して傾斜するように、複数の案内片本体72aのそれぞれが本体部71に取り付けられているため、案内片72に流れ込んだ洗浄液が案内片72の短手方向の端部から流れ落ちるのを低減することができる。その結果、案内片72によって導かれる洗浄液を無駄なく斜め上方に向けて飛散させることができる。
<第6実施形態>
つぎに、第6実施形態について説明する。図18は第6実施形態の洗浄用基板CWを示す斜視図であり、図19は当該洗浄用基板CWをその上面に設けられた案内片72の短手方向中央部で切断して見た縦断面図である。第6実施形態の案内片72は案内片本体72aと接続部72bとからなる。案内片本体72aと接続部72bとは共に板状の部材であり、接続部72bの先端と案内片本体72aの基端とが接続されることにより全体として案内片72を構成している。
つぎに、第6実施形態について説明する。図18は第6実施形態の洗浄用基板CWを示す斜視図であり、図19は当該洗浄用基板CWをその上面に設けられた案内片72の短手方向中央部で切断して見た縦断面図である。第6実施形態の案内片72は案内片本体72aと接続部72bとからなる。案内片本体72aと接続部72bとは共に板状の部材であり、接続部72bの先端と案内片本体72aの基端とが接続されることにより全体として案内片72を構成している。
第1実施形態と同様に、案内片本体72aの材質は、本体部71と同じもの(例えば、シリコン)とされている。また、矩形形状の接続部72bは弾性部材にて形成される。弾性部材としては、例えばシリコーン樹脂が挙げられる。
本体部71の上面には接続部72bの短手方向の幅と略同一の幅の凹部71aが形成されている。接続部72bの基端部を湾曲状態で凹部71aの内部に固定することで案内片72全体が上方に傾斜した状態で、本体部71の上面に取り付けられる。
洗浄用基板CWが回転すると案内片72に作用する遠心力により接続部72bの湾曲状態が変化し、図19にて矢印AR13で示すように、案内片72の本体部71の上面に対する傾斜角度が変化する。
<変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態では、樹脂材料やバネなどの弾性部材を介してシリコンの案内片本体72aを洗浄用基板CWに取り付けるようにしていたが、案内片72全体を樹脂材料などの弾性部材にて形成し、その弾性部材の案内片72の基端部を湾曲させた状態で洗浄用基板CWの本体部71上面に接着するようにしても良い(図20参照)。洗浄用基板CWが回転すると、案内片72に作用する遠心力により基端部の湾曲状態が変化し、図20の矢印AR14にて示すように、案内片72の先端側の本体部71上面に対する傾斜角度が変化する。この場合であっても、洗浄用基板CWの上面に接着される案内片72の端部が弾性部材であるため、広義には弾性部材を介して洗浄用基板CWの上面に案内片72が取り付けられることとなる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態では、樹脂材料やバネなどの弾性部材を介してシリコンの案内片本体72aを洗浄用基板CWに取り付けるようにしていたが、案内片72全体を樹脂材料などの弾性部材にて形成し、その弾性部材の案内片72の基端部を湾曲させた状態で洗浄用基板CWの本体部71上面に接着するようにしても良い(図20参照)。洗浄用基板CWが回転すると、案内片72に作用する遠心力により基端部の湾曲状態が変化し、図20の矢印AR14にて示すように、案内片72の先端側の本体部71上面に対する傾斜角度が変化する。この場合であっても、洗浄用基板CWの上面に接着される案内片72の端部が弾性部材であるため、広義には弾性部材を介して洗浄用基板CWの上面に案内片72が取り付けられることとなる。
あるいは、図21に示すように、洗浄用基板CWを弾性部材にて形成してもよい。洗浄用基板CWの本体部71の上面の一部分を舌片状に掻き取る。そして、その掻き取った舌片部材72gの基端部72hを洗浄用基板CWに接続したままにすることで、案内片72を形成する。特に、図21に示すように、案内片72の基端部72hをそれ以外の部分よりも薄板に形成すると、案内片72の基端部72hがそれ以外の部分よりも曲がりやすくなるため、洗浄用基板CWの回転数に応じた案内片72の傾斜角度の変化度合を大きくすることができる。
このように案内片72自体を弾性部材にて形成するようにしても、洗浄用基板CWの回転数によって各案内片72の傾斜角度が変化し、それにともなって洗浄用基板CWから飛散される洗浄液の水平面に対する飛翔角度も変化する。よって、スピンモータ22による洗浄用基板CWの回転数を調整することによって、洗浄液の飛翔角度を変化させて処理カップ40を広い範囲にわたって洗浄することができる。
また、上記各実施形態においては、案内片72を矩形形状の平板状部材としていたが、これに限定されるものではなく、案内片72は湾曲した板状部材であっても良い。案内片72の湾曲は、上側を凸とするように反るものであっても良いし、下側を凸とするように反るものであっても良い。
また、第1実施形態では洗浄用基板CWに4個の案内片72を設け、第2実施形態では8個の案内片72を設けていたが、1枚の洗浄用基板CWに設ける案内片72の個数は適宜のものとすることができる。例えば、第1実施形態において、同一の傾斜角度にて8個の案内片72を洗浄用基板CWに取り付けるようにしても良い。但し、スピンチャック20の全てのチャックピン26を案内片72によって覆い隠す観点からは、少なくともチャックピン26の本数以上の案内片72をチャックピン26に対応する位置関係に設けるのが好ましい。このようにすれば、複数の案内片72の少なくとも一部が複数のチャックピン26に対向するように洗浄用基板CWをスピンチャック20に装着することができ、洗浄液がチャックピン26に衝突して散乱されるのを防ぐことができる。なお、スピンチャック20に設けられるチャックピン26の本数は、典型的には4本または6本である。
また、第2実施形態では、複数の案内片72が二種類の傾斜角度にて洗浄用基板CWの上面に取り付けられていたが、これを三種類以上の傾斜角度にて取り付けるようにしても良い。
また、第2実施形態では、傾斜角度が異なるように複数の案内片72を洗浄用基板CWに取り付けていたが、長さが異なる複数の案内片72を洗浄用基板CWに取り付けるようにしても良い。この場合、複数の案内片72を取り付ける傾斜角度は同一であっても良いし、異なるものであっても良い。長さが異なる複数の案内片72を洗浄用基板CWに取り付けるようにしても、処理カップ40の広い範囲にわたって洗浄液を吹き付けることができる。
また、第1実施形態では、接続部72bの弾性部材をシリコーン樹脂としていたが、これに限定されるものではなく、他の樹脂材料、例えばフッ素系樹脂を用いて接続部72bを形成するようにしても良い。
また、上記各実施形態においては、洗浄用基板CWの回転数によって複数の案内片72の傾斜角度を変化させ、それにともなって洗浄用基板CWから飛散する洗浄液の水平面に対する飛翔角度を変化させるようにしていたが、これと併せて、処理カップ40を昇降させて洗浄液を吹き付ける位置を変化させるようにしても良い。このようにすれば、処理カップ40をより広い範囲にわたって効果的に洗浄することができ、またカップ洗浄のバリエーションを豊富なものとすることができる。
また、上記各実施形態においては、処理カップ40に互いに独立して昇降可能な内カップ41、中カップ42および外カップ43を備えていたが、3つのカップが一体に構成されて昇降するものであっても良い。さらに、処理カップ40はスピンベース21を取り囲む1段のカップのみを備えるものであっても良い。
また、上記各実施形態においては、案内片72の基端部分が主に弾性を有するものであったが、案内片72の基端から先端までの少なくとも一部分が弾性を有するものであればよい。例えば、案内片72の基端部分ではなく先端部分が弾性を有するものであっても、案内片72から飛散する洗浄液の方向を変化させることが可能である。
また、基板洗浄装置1によって処理対象となる基板は半導体用途の基板に限定されるものではなく、太陽電池用途の基板や液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板であっても良い。
さらに、基板処理装置1は、スピンチャックに保持した基板を回転させつつ、その表面に処理液を供給し、基板から飛散した処理液をカップによって受け止める装置であれば良く、枚葉式の洗浄処理装置やエッチング処理装置の他に、例えばレジストなどを塗布する回転塗布装置(スピンコータ)や回転現像装置(スピンデベロッパー)であっても良い。回転塗布装置のように、カップに容易に塗布液が付着して汚染源となる装置には、本発明に係るカップ洗浄技術を好適に適用することができる。或いは、基板処理装置1は、回転する基板の表面に洗浄液を供給しつつブラシを当接または近接させてスクラブ洗浄処理を行うスピンスクラバであっても良い。
1 基板処理装置
9 制御部
10 チャンバー
20 スピンチャック
21 スピンベース
21a 保持面
22 スピンモータ
26 チャックピン
28 下面処理液ノズル
30 上面処理液ノズル
31 吐出ヘッド
40 処理カップ
41 内カップ
42 中カップ
43 外カップ
43b 上端部
43c 折返し部
71 本体部
72 案内片
72a 案内片本体
72b 接続部
72c 板バネ
72d ヒンジ機構
72e コイルスプリング
72f 連結部材
72g 舌片部材
72h 基端部
81 壁部
82 流路
CW 洗浄用基板
W 基板
9 制御部
10 チャンバー
20 スピンチャック
21 スピンベース
21a 保持面
22 スピンモータ
26 チャックピン
28 下面処理液ノズル
30 上面処理液ノズル
31 吐出ヘッド
40 処理カップ
41 内カップ
42 中カップ
43 外カップ
43b 上端部
43c 折返し部
71 本体部
72 案内片
72a 案内片本体
72b 接続部
72c 板バネ
72d ヒンジ機構
72e コイルスプリング
72f 連結部材
72g 舌片部材
72h 基端部
81 壁部
82 流路
CW 洗浄用基板
W 基板
Claims (15)
- 基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段を回転させる回転手段と、
前記基板保持手段の周囲を取り囲むカップと、
前記基板保持手段に装着された洗浄用基板と、
前記基板保持手段に装着された前記洗浄用基板の上面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、を備え、
前記洗浄用基板の上面に、前記洗浄用基板の中心から外周に向けて上方に傾斜する部分を有する案内片を設け、
前記案内片はその基端から先端までの少なくとも一部分が前記基板保持手段の回転数に応じて前記上面に対する傾斜角度が変化する弾性を有することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1記載の基板処理装置において、
前記洗浄用基板の上面に前記案内片が複数設けられていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項2記載の基板処理装置において、
前記複数の案内片が同一の傾斜角度にて前記洗浄用基板の上面に設けられることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項2記載の基板処理装置において、
前記複数の案内片の一部が残りと異なる傾斜角度にて前記洗浄用基板の上面に設けられることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項2から請求項4のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記基板保持手段は、基板の外周端を把持する複数のチャックピンを備え、
前記洗浄用基板は、前記複数の案内片の少なくとも一部が前記複数のチャックピンに対向するように前記保持手段に装着されることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記基板の上面に対してリンス液を供給し基板にリンス処理を施すリンス液供給手段をさらに備え、
前記回転手段が前記基板保持手段を基板のリンス処理を行うときよりも小さな回転数にて回転させているときには、前記案内片から飛散した洗浄液が前記カップの上端部に到達する傾斜角度に前記案内片が前記洗浄用基板に取り付けられることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記案内片の長手方向は、前記洗浄用基板の径方向に対して傾斜していることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記案内片は案内片本体と弾性部材とを有し、前記案内片本体は前記弾性部材を介して前記洗浄用基板に取り付けられることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項8に記載の基板処理装置において、
前記弾性部材はバネを含むことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記案内片の長手方向に平行な両端に壁部を設けることにより前記案内片の上面に前記洗浄液の流路を形成したことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項10記載の基板処理装置において、
前記流路は、前記案内片の長手方向基端側よりも長手方向先端側がより狭くされていることを特徴とする基板処理装置。 - 基板処理装置の基板保持手段に装着された状態で洗浄液の供給を受けつつ回転することによって、前記基板保持手段の周囲を取り囲むカップを洗浄するための洗浄用基板であって、
前記洗浄用基板の中心から外周に向けて上方に傾斜する案内片が上面に設けられており、
前記案内片は、その基端から先端までの少なくとも一部が前記基板保持手段の回転速度の変化によって前記洗浄用基板の前記上面に対する傾斜角度が可変となる弾性を有することを特徴とする洗浄用基板。 - 請求項12記載の洗浄用基板において、
前記案内片を複数設けることを特徴とする洗浄用基板。 - 請求項13記載の洗浄用基板において、
前記複数の案内片が同一の傾斜角度にて設けられていることを特徴とする洗浄用基板。 - 請求項13記載の洗浄用基板において、
前記複数の案内片の一部が残りと異なる傾斜角度にて設けられていることを特徴とする洗浄用基板。
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