JP2663492B2 - 基板の回転式表面処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、半導体基板や液晶表示装置用のガラス基板
等のような各種の薄板状基板（以下、被処理基板と称す
る）の水洗後における表面乾燥処理などに用いる回転式
の表面処理装置に関する。

＜従来の技術＞ このような回転式表面処理装置として、例えば特開昭
60−59740号公報で開示されているように、遠心脱水式
の水切り乾燥装置が知られている。

この水切り乾燥装置の概略は、第６図および第７図に
示すように、ケーシング31内にモータ32によって縦軸心
で高速回転されるロータ33が設けられ、このロータ33
に、水洗処理された多数の被処理基板Ｗ群を適当間隔で
並列収納した複数個のキャリア34を被処理基板表面が上
下に並ぶ姿勢にして、ロータ回転中心の周りに装着固定
し、ロータ33を高速回転することで被処理基板表面の水
分を遠心分離し、かつ、ロータ33の下部に備えたファン
35によって、ケーシング31上部の吸気口36から取り入れ
た清浄空気もしくは不活性ガスをケーシング31周部の排
気口37へ強制排出することで、被処理基板表面の乾燥を
促進するとともに、被処理基板Ｗから離散した水分を排
気とともに速やかに排出して被処理基板Ｗに再付着する
のを防止するように構成されている。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上記従来装置は被処理基板が収納され
たキャリアをロータ回転中心から離れた個所に設置して
遠心脱水を行うものであるから、被処理基板自体にも相
当大きい遠心力が働くことになり、例えば第７図におい
てキャリア内面の収納溝に治められている被処理基板Ｗ
に作用する遠心力が被処理基板Ｗを収納溝の内奥側に食
い込むように働くことになる。

特に、脱水開始時にロータ加速を急激に行うと被処理
基板と収納溝との係合部位に異常な応力が発生して、被
処理基板の欠損や破損が生じやすく、この傾向は大径の
被処理基板の場合に一層顕著である。

被処理基板の欠損や破損を回避しようとすれば、ロー
タの加速を緩慢に行う必要があり、そうするとロータの
起動立ち上がり時間を含めて処理時間が長くかかるとい
う別異の問題点を生じる。

また、この従来装置では、対向配置されるキャリアに
それぞれ収納される被処理基板の枚数が異なると、ロー
タの回転中心に対する重量バランスが崩れてロータ自体
の振動原因となるので、被処理基板の装填にも注意を要
するという問題点がある。

また、従来装置ではキャリアを介して被処理基板をロ
ータに装填するものであるため、たとえ脱水乾燥処理以
前の処理工程がキャリアを用いないもの（キャリアレ
ス）となっていても、この乾燥工程では被処理基板をキ
ャリアに移し替えることが必要となって、そのための装
置手段および工程が複雑化し処理工程のキャリアレス化
の弊害になっていた。

因みに、前記キャリアレス処理は、耐薬品性のキャリ
アの不要化、処理工程間での被処理基板のキャリアへの
移し替え作業の省略、キャリア内での処理液の流動悪化
に伴う処理ムラ発生の回避などの理由により、最近の半
導体製造分野などで特に要望の高いものである。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであっ
て、被処理基板自体に作用する遠心力による欠損や破損
を防止するのに有効であるとともに、被処理基板装填時
の取り扱い性が良く、かつ、キャリアレス化に対応する
ことができる回転式の表面処理装置を提供することを主
たる目的としている。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、上記目的を達成するために、次のような構
成をとる。

すなわち、請求項１に記載の発明は、複数枚の被処理
基板をその下方外周縁で支持して対面並列状に立設保持
する基板保持杆（７）と、 基板上方外周縁を支持する支持位置と基板保持杆
（７）上への基板出入りを許す後退位置とに位置変更可
能な可動基板保持杆（10）と、 基板保持杆（７）および可動基板保持杆（10）を支持
して被処理基板群の重心近くを通る回転軸心周りで回転
可能な両軸支持構造の一対の回転軸（５）と、 上記基板保持杆（７）と可動基板保持杆（10）と回転
軸（５）とを備えるロータ（２）を収納し、上方に開閉
可能なカバー（17）を有するハウジング（１）と、 回転乾燥処理するハウジング（１）内の処理室からハ
ウジング（１）の側壁を貫通して処理室外へ導出された
一対の回転軸（５）を各々軸支する一対の軸受け（４）
と、 処理室外へ導出された一方の回転軸（５）に連動連結
するモータ（11）と、 処理室の上方に設けられたフィルタ付きの吸気口（1
8）と、 処理室に設けられ、減圧手段に接続する排気口（19）
と、 を備えたものである。

なお、基板の上方外周縁及び下方外周縁とは、回転停
止時における基板の上方及び下方の外周縁を指す。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の装
置において、前記可動基板保持杆（10）の基板押さえ面
を弾性材で構成したものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の装
置において、前記可動基板保持杆（10）の基板押さえ面
を基板の外周縁に付勢する付勢手段（15）を備えたもの
である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の装
置において、前記回転軸（５）の回転位相を検出する位
相検出手段（22），（23）を備えたものである。

＜作用＞ 請求項１に記載の発明によれば、基板保持杆（７）に
外周縁を支持されて回転される被処理基板群は、その重
心近くを通る軸心周りで両軸を支持されて回転するの
で、被処理基板自体に働く遠心力による反作用として、
被処理基板が基板保持杆（７）から受ける抗力は極めて
小さく、万一回転ムラが生じたり、急激に回転加速して
も、被処理基板の基板保持杆（７）との接触部位に異常
な応力が発生することはない。

また、基板保持杆（７）に装填する被処理基板の枚
数、配列も回転振動を与える原因にならない。さらに、
上方に開閉可能なカバー（17）を有するハウジング
（１）内で、被処理基板が、その下方外周縁を基板保持
杆（７）で対面並列状に安定的に支持され、上方外周縁
を可動基板保持杆（10）で基板が出入りできるように位
置変位可能に支持されているので、同じく対面並列状の
基板群を左右一組のアームで一括挟持して吊り下げ移送
しながら各処理を施してゆくキャリアレスの処理ライン
に容易に導入することができる。

また、基板の回転処理とともに、清浄空気または不活
性ガス等が、回転乾燥処理するハウジング（１）内の処
理室の上方に配置したフィルタ付きの吸気口（18）から
ハウジング（１）内（処理室内）に供給され、基板から
離散した水分ミストとともに処理室に配備された排気口
（19）から排出される。

さらに、一対の回転軸（５）は処理室外へ導出されて
軸受け（４）でそれぞれ軸支されているので、両側の軸
受け部から発生するパーティクル等の処理室内への侵入
が阻止される。

請求項２に記載の発明によれば、下方外周縁を基板保
持杆（７）で支持された基板が、その上方外周縁を可動
基板保持杆（10）の弾性材で押さえられて支持されるの
で、対面並列状に支持された各基板のサイズに誤差があ
ったとしても、各基板は損傷を受けることなく確実に保
持される。

請求項３に記載の発明によれば、下方外周縁を基板保
持杆（７）で支持された基板が、その上方外周縁を可動
基板保持杆（10）の付勢力で押さえられて支持されるの
で、各基板は確実に保持される。

請求項４に記載の発明によれば、位相検出手段（2
2），（23）によって、ロータ（２）は基板の搬入、搬
出に適した所定の回転位相にセットされる。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１実施例 第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は装置全体の縦断側面図、第２図および第３図はそ
れぞれ第１図中のII−II線およびIII−III線での断面図
である。

この回転式表面処理装置は、基本的には、上部が開閉
自在な箱形に構成され、その内部に回転乾燥処理の処理
室が形成されたハウジング１、半導体基板のような被処
理基板Ｗを横向きに並列支持してハウジング１内で水平
な回転軸心Ｐ周りに回転するロータ２、ハウジング１の
一端側において前記ロータ２を駆動する駆動機構３とか
らなる。

ロータ２は、ハウジング１両側に軸受４を介して同軸
心上に配備された一対の回転軸５と、各回転軸５の先端
にそれぞれ固定した大径のフライホイール６と、両フラ
イホイール６間にわたって架設固定された一対の基板保
持杆７と、各フライホイール６の外側面に支点８（第２
図参照）を中心に揺動自在に枢支連結したアーム９と、
両アーム９間にわたって架設固定された可動基板保持杆
10とから構成されている。また、前記駆動機構３はモー
タ11と、その出力を一方の回転軸５に伝えるベルト12と
からなっている。

基板保持杆７の回転軸心Ｐ側の面には、被処理基板Ｗ
の外周縁を位置決め係入する係入溝13が一定ピッチで刻
設されるとともに、可動基板保持杆10にも同様な係入溝
14が形成されていて、これら基板保持杆7,10で被処理基
板Ｗの外周縁の３箇所を支持して、基板重心が回転軸心
Ｐ上に位置するところで保持するようになっている。

この可動基板保持杆10は、基板保持杆７上に並列保持
された被処理基板Ｗを上方から支える支持位置と、第２
図中の仮想線で示すように基板保持杆７上に被処理基板
Ｗを出入れできる後退位置とに移動可能であり、かつ、
アーム９とフライホイール６にわたって取り付けられた
バネ15の張力で常時支持位置側に回動付勢されている。
また、ハウジング１に固定したエアーシリンダ16が前記
アーム９の基端側延長部に対向配置されていて、このエ
アーシリンダ16を伸長作動させてアーム９をバネ15に抗
して強制回動することによって、可動基板保持杆10を後
退位置にまで変位させるように構成されている。

また、ハウジング１の上面には、エアーシリンダなど
の適宜駆動手段で開閉されるカバー17がロータ全長にわ
たって設けられている。なお、このカバー17はロータ作
動中に不用意に開かないようにインターロックされるよ
うになっている。

また、ハウジング１の上部適当個所には、清浄空気ま
たは不活性ガスが流入するフィルタ付きの吸気口18が設
けられるとともに、ハウジング１の側部には減圧手段に
接続された排気口19が設けられ、また、ロータ２の下部
には排液口20が設けられている。

なお、フライホイール６は、重い方が慣性力が大きく
て安定して被処理基板を回転できて好ましいが、慣性力
を期待せずに単なるホイールであってもよい。また、フ
ィルタはカバー17の図示していない開口部に付設しても
よく、さらに、カバー17にのぞき窓を付設してもよい。

次にこの装置の動作を説明する。

被処理基板Ｗは、この装置に供給される前に縦向きの
対面並列状態で基板搬送機構である左右一対の挟持アー
ム21（第３図参照）に挟持されて、例えば浸漬型表面処
理槽内に移され、所要の表面処理を行い、次に純水洗浄
処理を受けた後に、そのままこの装置の上部に吊り下げ
搬送されてくる。

このとき、ハウジング１のカバー17は開放されている
とともに、ロータ２は基板保持杆７が回転軸心Ｐの下側
に位置する所の回転位相（以下、セット位相と称する）
にセットされ、かつ、可動基板保持杆10は後退位置に強
制移動されている。なお、ロータ２のセット位相検出
は、回転軸５の一端に付設したスリット付の円板22（第
１図参照）と、これに対応するフォトインタラプタ23と
を備えた位相検出手段によって行われる。また、セット
位相にあるロータ２は図示しないブレーキ装置またはロ
ック機構により固定され、基板出入れ中の不用意な回転
が防止されている。

このようなセット状態にあるロータ２の上方より挟持
アーム21で挟持された被処理基板Ｗが下降供給され、各
被処理基板Ｗが基板保持杆７の係入溝13にそれぞれ個別
に係入されると、挟持アーム21は挟持解除されたのち上
昇後退される。

次に、エアーシリンダ16が短縮作動されて可動基板保
持杆10がバネ付勢力で被処理基板Ｗ群を上方より押さえ
込むことにより、被処理基板Ｗ群は外周縁の３箇所から
の支持によって安定的に保持される。

その後、ロータ２の固定が解除されるとともに、カバ
ー17が閉じてロックされた後、ハウジング１内を強制換
気した状態でロータ２が高速で回転駆動されることによ
り、被処理基板Ｗの表面に付着している水分が遠心除去
されるのである。

水切り乾燥が完了すると、再びロータ２をセット位相
で固定し、可動基板保持杆10を後退させたのち、挟持ア
ーム21によって処理済み基板Ｗを取り出し、続いて新し
い被処理基板Ｗの装填を行う。

挟持アーム21によって、本装置から取り出された処理
済み基板Ｗは、図示していない搬送専用キャリアに移し
替えられ、この搬送専用キャリアによって次の所要の工
程へ搬送される。

第２実施例 第４図は本発明の第２実施例に係る縦断面図を示して
いる。

この実施例においては、ハウジング１の内部にロータ
２を囲むように多数の整流板24が適当角度をもってロー
タの軸心と平行に架設されている。この整流板24によっ
て被処理基板Ｗから遠心分離されて離散した水分ミスト
がハウジング１内ではね返って被処理基板Ｗに再付着す
るのを防止することができる。

なお、前記整流板24群のうちロータ２の上方にあるも
のはカバー17の内面に取り付け付設した縦板状のステー
25に支持され、カバー17と一体に開放される。また、他
のものはハウジング１の内壁面に設けられた縦板状のス
テー26に支持される。

整流板24は第４図の形状に限定されず、例えばパンチ
プレートを配設してもよい。

第３実施例 第５図は、本発明を、例えば液晶表示装置用のガラス
基板またはフォトマスクなどの角形の被処理基板Ｗの処
理に適用するための実施例の要部が示されている。この
実施例では、被処理基板Ｗは２本の可動基板保持杆10に
よって上方から支持されている。他の構成については、
第１実施例と同様であるから、ここでの説明は省略す
る。

その他の実施例 本発明は、次のような構成のものも実施例として含
む。

（１） 可動基板保持杆10の基板押え面をシリコーンゴ
ムなどの弾性材で構成した場合には、係入溝14は必ずし
も必要でない。

（２） ハウジング１の内面にスポンジ状の水滴吸収部
材を貼着して、この部材の衝撃吸収作用によって、飛散
ミストのはね返りを防止することも有効である。

（３） ロータ２に保持された被処理基板Ｗに純水を散
布供給するノズルをハウジング１内に設けて、回転中の
基板表面を洗浄する形態で実施することもできる。

（４） 純水噴出ノズルを基板保持杆７の各係入溝13の
間に設けるとともに、このノズルに連通する導水孔を回
転軸5,フライホイール6,基板保持杆７の内部に形成し
て、被処理基板Ｗの主表面を洗浄することも可能であ
る。

（５） 第１実施例において、セット位相におけるロー
タ２の基板保持杆７間で昇降可能な中継用の支持杆をハ
ウジング１の底部に設けるとともに、この支持杆の上面
に基板保持杆７の係入溝13と同一ピッチの基板収納溝を
形成し、挟持アーム21と基板保持杆７との間での基板受
け渡しの位置決め中継をこの支持杆で行わせることも可
能である。

＜発明の効果＞ 請求項１に記載の発明によれば、次の効果が発揮され
る。

（１） 被処理基板群をその重心近くを中心に両軸を支
持して回転させるので、基板自体に作用する遠心力がバ
ランスして、遠心力による反作用として被処理基板群が
基板保持杆（７）や可動基板保持杆（10）から受ける抗
力は極めて小さくなるので、保持杆（７），（10）の支
持部位での異常応力による被処理基板の欠損や破損が生
じない。また、回転加速を急激に行っても回転軸心がブ
レないので、破損のおそれがなく、したがって、起動時
に定格回転までの移行時間を短縮して処理時間全体を短
縮するのに有効となる。

（２） ロータ（２）に装填する基板の配列、枚数が異
なっても、回転軸心周りの回転バランスに変化がなく、
回転軸心の周囲に配置装填する従来装置のように、装填
時のアンバランスによる異常振動の発生およびそれによ
る基板の破損などの問題が生じないので、処理品質が向
上する。

（３） キャリアを用いる必要がないので、従来の回転
式表面処理装置のようにキャリアを90゜回転させる機構
が不要になり、装置の構造が簡易になり、また、キャリ
アレスの処理ラインに本装置を導入することで、ライン
性能を最大限に発揮させることが可能となる。

（４） ハウジング（１）のカバー（17）を開放すると
ともに、可動基板保持杆（10）を後退位置に変位させる
ことにより、基板保持杆（７）上への被処理基板群の移
載や基板群の取り出しを、ロータ（２）を取り外すこと
なくハウジング（１）の上方から容易に行うことができ
る。

（５） 処理室の上方に設けた吸気口（18）から取り入
れた清浄空気または不活性ガス等が、高速回転する基板
へ上方から供給されることにより、基板から離散した水
分ミストが基板へ再付着するのを防止することができ、
処理時間が短縮し処理品質が向上する。

（６） パーティクルの発生源になり易い回転軸（５）
の軸受け（４）部分は処理室外に設けられているので、
パーティクル等の処理室内への侵入が阻止され、基板の
汚染を極力少なくすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、サイズに誤差がある
基板群でも、基板保持杆（７）と、可動基板保持杆（1
0）の弾性面とで各基板が確実に保持されるので、安定
した回転処理が行え、基板の破損などの問題が生じるこ
となく、処理品質が向上する。

請求項３に記載の発明によれば、基板保持杆（７）と
可動基板保持杆（10）の付勢力とで各基板が確実に保持
されるので、安定した回転処理が行え、基板の破損など
の問題が生じることなく、処理品質が向上する。

請求項４に記載の発明によれば、位相検出手段（2
2），（23）によって回転軸（５）の回転位相が検出さ
れ、ロータ（２）が所定の回転位相にセットされるの
で、基板の本装置への搬入搬出を自動化しやすく、キャ
リアレスの処理ラインを本装置に導入することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は全体の縦断側面図、第２図および第３図はそれぞれ
第１図におけるII−II線断面図およびIII−III線断面図
である。第４図は第２実施例の縦断正面図、また第５図
は第３実施例の要部正面図である。 第６図および第７図は従来例に係り、第６図は概略縦断
面図、第７図は概略平面図である。 ３……駆動機構 ５……回転軸 ７……基板保持杆 10……可動基板保持杆 13……係入溝 Ｐ……回転軸心 Ｗ……被処理基板

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−9325（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−115967（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−124145（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−54925（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数枚の被処理基板をその下方外周縁で支
   持して対面並列状に立設保持する基板保持杆（７）と、 基板上方外周縁を支持する支持位置と基板保持杆（７）
   上への基板出入りを許す後退位置とに位置変更可能な可
   動基板保持杆（10）と、 基板保持杆（７）および可動基板保持杆（10）を支持し
   て被処理基板群の重心近くを通る回転軸心周りで回転可
   能な両軸支持構造の一対の回転軸（５）と、 上記基板保持杆（７）と可動基板保持杆（10）と回転軸
   （５）とを備えるロータ（２）を収納し、上方に開閉可
   能なカバー（17）を有するハウジング（１）と、 回転乾燥処理するハウジング（１）内の処理室からハウ
   ジング（１）の側壁を貫通して処理室外へ導出された一
   対の回転軸（５）を各々軸支する一対の軸受け（４）
   と、 処理室外へ導出された一方の回転軸（５）に連動連結す
   るモータ（11）と、 処理室の上方に設けられたフィルタ付きの吸気口（18）
   と、 処理室に設けられ、減圧手段に接続する排気口（19）
   と、 を備えたことを特徴とする基板の回転式表面処理装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記可動
   基板保持杆（10）の基板押さえ面を弾性材で構成した基
   板の回転式表面処理装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の装置において、前記可動
   基板保持杆（10）の基板押さえ面を基板の外周縁に付勢
   する付勢手段（15）を備えた基板の回転式表面処理装
   置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の装置において、前記回転
   軸（５）の回転位相を検出する位相検出手段（22），
   （23）を備えた基板の回転式表面処理装置。