JP3314032B2

JP3314032B2 - 処理装置

Info

Publication number: JP3314032B2
Application number: JP13431298A
Authority: JP
Inventors: 明石原; 和善難波; 昭米水; 高典宮崎
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 2002-08-12
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: TW414926B; JPH11309423A; US6178580B1

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，例えば半導体ウ
ェハやＬＣＤ用ガラス板等の基板を処理する処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に，半導体デバイスの製造工程にお
いては，例えば半導体ウェハ（以下，「ウェハ」とい
う。）の表面に付着したパーティクル，有機汚染物，金
属不純物等のコンタミネーションを除去するために洗浄
処理システムが使用されている。その中の一つとして枚
葉式の洗浄処理システムには，一般にスピン型の処理装
置が備えられている。

【０００３】この処理装置には，例えば，特開平８−２
４３５１８号等に開示されている，スクラブ洗浄処理を
行う処理装置が知られている。このスクラブ洗浄処理
は，ウェハの表面にブラシやスポンジ等の部材を具備す
る処理体を回転させながら接触させて，ウェハの表面に
付着したパーティクル等をこすり落とすものである。こ
の従来の処理装置は，昇降及び回動自在なアーム部材を
備え，このアーム部材の先端部に，種々の動力源（エア
シリンダ又はアクチュエータ等）を設けている。この動
力源の下方に，昇降及び回転自在なシャフトを配置し，
このシャフトの下端部に処理体を取り付けている。

【０００４】そして，動力源の昇降稼働により，シャフ
トに上下方向の推力を付与し，この推力が処理体に働
き，処理体がウェハの表面を押圧する構成になってい
る。この処理体に働く推力と処理体の自重との総和が，
処理体によってウェハの表面に加わる接触圧（単位面積
当たりの圧力）となる。ウェハの表面を良好に洗浄処理
するためには，この接触圧を所定の設定値内で制御する
ことや，処理体を所定の回転数で回転させるが大切であ
る。

【０００５】また，従来の処理装置において，処理体の
回転を制御する回転手段は，以下のような構成になって
いる。即ち，シャフトから離れた位置，例えばアーム部
材の基端部にモータを設け，このモータに回転自在に固
着された駆動プーリを配置し，シャフトの上部近傍に従
動プーリを固着し，これら駆動プーリと従動プーリとの
間にベルトとを巻回する。そして，モータが回転稼働す
ると，その回転駆動はベルトからシャフトへ伝達され，
処理体は回転する構成になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
処理装置では，ベルトやプーリ等の伝達部品を有した回
転機構の設置スペースは，アーム部材の先端部から基端
部にまでに渡っており，アーム部材の構成が複雑化，大
型化する。また，ベルトを駆動プーリと従動プーリとの
間で回すと，ベルトとプーリ同士が擦れ合い発塵する。
この発塵が周囲に拡散すれば，ウェハに対してパーティ
クル付着の原因となり，洗浄処理の効率が低下してしま
う。

【０００７】さらに，従来の処理装置では，従動プーリ
を介してベルトの張力がシャフトにかかり，シャフトの
昇降及び回転動作に悪影響を及ぼす場合があった。ま
た，時としてベルトの緩みによる伝達損失が発生する場
合もあった。従って，洗浄処理中において，シャフトの
動作が不安定になる場合があり，処理体の接触圧及び回
転の制御は，必ずしも容易ではなかった。

【０００８】従って，本発明の目的は，回転手段からの
回転駆動を処理体に伝達する仕組みを簡単にし，処理体
の回転を容易に制御できると共に，処理体の接触圧を円
滑に制御できる処理装置を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに，本発明にあっては，基板の表面に接触する処理体
と，基板に対して前記処理体を押圧させる押圧手段と，
前記処理体を回転させる回転手段と，前記処理体を支持
するアーム部材とを備えた処理装置において，前記押圧
手段は，磁場を発生する垂直に設けられた磁場発生体
と，前記磁場発生体の周囲に取り付けられ，電流を流す
ことにより前記磁場発生体との間に発生する電磁気的な
作用によって前記磁場発生体に沿って昇降移動する昇降
コイルと，前記昇降コイルに固定された昇降体と，前記
昇降体と一体的に昇降移動する軸部材とを備え，前記軸
部材の下端部に前記処理体が取り付けられ，前記磁場発
生体が，極性の異なる磁石を交互に配置した磁石群から
構成されていることを特徴とする。

【００１０】本発明の処理装置によれば，押圧手段と回
転手段とをユニット化したものを，アーム部材に取り付
ける。これに対し，従来では，アーム部材において，こ
れら押圧手段の動力源と回転手段の動力源とをお互いに
離して配置し，アーム部材全体に渡って，処理体を昇降
及び回転させるための仕組みを組み立てていた。従っ
て，従来に比べアーム部材の構成が簡単かつ小型なもと
なり，処理装置にかかる構成部品の減少や組立作業の負
担軽減化が可能となる。

【００１１】前記ユニット及び前記処理体を前記アーム
部材の先端部に配置することことが好ましい。かかる構
成によれば，ユニット及び処理体を共にアーム部材の先
端部に配置し，回転手段からの回転駆動を直接的に処理
体に伝達する。これにより，回転手段と処理体の間にベ
ルトやプーリ等の伝達部品を設ける必要がなくなり，従
来のような伝達部品同士の摩擦による発塵が基板の表面
に付着することがない。また，ベルトの張りや緩みとい
った悪影響も，除去される。

【００１２】前記ユニット内の雰囲気を排気する排気機
構を前記ユニットに接続するのがよい。かかる構成によ
れば，押圧手段及び回転手段が稼働し発塵しても，この
発塵はユニット内から排気される。これにより，発塵が
基板の表面に付着することがない。

【００１３】また，基板の表面に接触する処理体と，基
板に対して前記処理体を押圧させる押圧手段と，前記処
理体を回転させる回転手段と，前記処理体を支持するア
ーム部材とを備えた処理装置において，前記押圧手段に
よって，前記処理体と前記回転手段とを一体的に昇降移
動させる。

【００１４】これにより，回転手段の動力源と押圧手段
の動力源とをお互いに接近した状態で配置できる。従っ
て，従来に比べアーム部材の構成が簡単かつ小型なもと
なり，処理装置にかかる構成部品の減少や組立作業の負
担軽減化が可能となる。

【００１５】前記押圧手段は，前記処理体に働く推力を
制御できる構成であることや，処理体の高さを制御でき
る構成であることが好ましい。かかる構成によれば，い
ずれの場合においても，前記押圧手段は，処理体の接触
圧を所定の設定値になるように制御できる。なお，押圧
手段を，処理体の高さ及び接触圧の両方を制御できるよ
うに構成してもよい。

【００１６】前記押圧手段は，電磁的な作用によって制
御を行う構成であることが好ましい。具体的な構成は，
前記押圧手段は，磁場を発生する垂直に設けられた磁場
発生体と，前記磁場発生体の周囲に取り付けられ，電流
を流すことにより磁場発生体との間に発生する電磁気的
な作用によって前記磁場発生体に沿って昇降移動する昇
降コイルと，前記昇降コイルに固定された昇降体と，前
記昇降体と一体となって昇降移動する軸部材とを備え，
前記軸部材の下端部に前記処理体を取り付けるのがよ
い。

【００１７】昇降コイルに電流を流し，磁場発生体と昇
降コイルとの間で発生する電磁的な作用により，昇降コ
イル及び昇降体を一体的に昇降移動させる。これに伴
い，軸部材に上下方向の推力を付与し，この推力が処理
体に働き，処理体の接触圧を制御する。ここで，処理体
の接触圧を制御する軸部材の推力を，昇降コイルに流さ
れる電流の強弱に基づいて自在に制御する。そうすれ
ば，処理体に働く推力の強弱の早い切換や微調整が可能
となる。

【００１８】前記磁場発生体が，極性の異なる磁石を交
互に配置した磁石群から構成されているのがよい。かか
る構成によれば，リニアモータカーの如く配置された磁
石単位で昇降コイルを昇降移動させる。これにより，処
理体の高さを正確に制御できる。ここで，所定の接触圧
を得るために必要な処理体の高さを予め算出しておけ
ば，処理の際に，所定の移動距離だけ昇降コイルを下降
移動させて処理体の高さを制御する。そして，処理体を
基板の表面に接触させ，所定の接触圧を基板の表面に加
える。

【００１９】前記昇降体に前記軸部材を貫通させ，前記
昇降体の上方に突出した前記軸部材の上端部に前記回転
手段を接続することが好ましい。かかる構成によれば，
回転手段からの回転駆動を直接的に処理体に伝達し，ベ
ルトの張りや緩みといった悪影響は，除去される。ま
た，前記昇降体の昇降移動を支持するスライド機構を前
記ユニットに設けるのがよい。かかる構成によれば，昇
降体の昇降移動を安定して行える。

【００２０】また本発明は，基板の表面に接触する処理
体と，前記処理体の昇降及び回転動作を支持する軸部材
とを備えた処理装置において，第１の磁場発生機構に発
生した磁場によって所定の高さの範囲内に保持される第
１の磁石を前記軸部材に固定すると共に，第２の磁場発
生機構に発生した磁場によって昇降移動する上部と下部
で極性が異なる第２の磁石を前記軸部材に固定したこと
を特徴とする。

【００２１】この処理装置によれば，処理体の高さと処
理体に働く推力との両方を制御できる。まず，処理体の
高さを制御する際には，処理体の自重を越える保持力
が，第１の磁石に働くように，第１の磁場発生機構が磁
場を発生し，第１の磁石を所定の高さに保持する。第２
の磁場発生機構が磁場を発生し，第２の磁石に下向きの
推力を働かせ，支持部材を所定の距離だけ下降移動させ
る。その後，第１の磁石が所定の高さの範囲内に保持さ
れると共に，第２の磁場発生機構によって第２の磁石に
も保持力が働く。こうして，処理体の高さが決まり，処
理体は所定の接触圧を基板に加えることになる。

【００２２】この場合，処理体を所定の高さに確実に固
定できるか否かは，第１の磁石，第２の磁石に働く保持
力の相互作用によって決定される。即ち，第１の磁石，
第２の磁石に働く保持力が，ほぼ処理体の自重と等しけ
れば，支持部材が，スプリング機能を有することにな
る。このような場合には，例えば基板の裏面に対して，
処理体を低速回転で接触させて，処理体が受ける反動や
振動を，支持部材が吸収して，処理を行うことが好まし
い。一方，第１の磁石及び第２の磁石に働く保持力が，
処理体の自重を十分に越えるようになれば，処理体の接
触圧を所定の値に維持しながら，所定の高さに処理体を
確実に固定できる。このような場合には，例えば基板の
表面に対して，処理体を高速回転で接触させて，処理体
の高さを微動だせずに，処理を行うことが好ましい。ま
た，処理体の接触圧は，第１の磁場発生機構による磁場
強度と第２の磁場発生機構による磁場強度との関係に依
存する。例えば，第１の磁場発生機構による磁場強度に
対して，相対的に第２の磁場発生機構による磁場強度が
強くなれば，支持部材の下向きの移動距離が伸びて，処
理体が押し下げられることになり，処理体の接触圧が大
きくなっていく。こうして，処理の目的や用途に合わせ
て，第１の磁場発生機構と第２の磁場発生機構とを自在
に調整すれば，良好な処理を行うことが可能となる。

【００２３】また，第２の磁場発生機構によって第２の
磁石を昇降移動させれば，第２の磁石を介して支持部材
に働く上下方向の推力を微調整することが可能となり，
処理体に働く推力を自在に制御できるようになる。

【００２４】この処理装置において，前記第１の磁場発
生機構に発生した交番磁界によって前記第１の磁石に回
転力を付与できるように構成してもよいし，前記処理体
を回転させる回転手段を前記支持部材に設けるようにし
てもよい。いずれの構成においても，処理体を回転させ
ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下，本発明の好ましい実施の形
態を，基板の一例としてウェハの表面を洗浄処理するよ
うに構成された表面処理装置に基づいて説明する。図１
は，本実施の形態にかかる表面処理装置７を組み込んだ
洗浄処理システム１の斜視図である。洗浄処理システム
１は，キャリアＣ単位でウェハＷを搬入し，ウェハＷを
一枚ずつ洗浄，乾燥を行い，キャリア単位でウェハＷを
搬出するように構成されている。

【００２６】この洗浄処理システム１には，ウェハＷを
収納したキャリアＣを４個分載置できる載置部２が設け
られている。洗浄処理システム１の中央には，載置部２
に載置されたキャリアＣから処理工程前のウェハＷを一
枚ずつ取り出し，また，処理工程後のウェハＷをキャリ
アＣに収納する取出収納アーム３が配置されている。こ
の取出収納アーム３の背部には，取出収納アーム３との
間でウェハＷの授受を行う搬送機構である搬送アーム４
が待機している。搬送アーム４は，洗浄処理システム１
の中央に設けられた搬送路６に沿って移動可能に設けら
れている。搬送路６の両側には，各種の処理装置が配置
されている。具体的には，搬送路６の一方の側方には，
例えばウェハＷの表面を洗浄するための表面処理装置７
と，ウェハＷの裏面を洗浄するための裏面処理装置８と
が並んで配置されている。また，搬送路６の他方の側方
には，加熱装置９が４基積み重ねて設けられている。こ
の加熱装置９は，ウェハＷを加熱して乾燥させるための
手段である。この加熱装置９に隣接して２基のウェハ反
転装置１０が積み重ねて設けられている。

【００２７】ここで，表面処理装置７の構成について説
明する。図２は，表面処理装置７の内部構造の平面図で
あり，図３は，その側面図である。ケース２０のほぼ中
央に，ウェハＷを水平に吸着保持した状態でモータ２１
によって回転するスピンチャック２２と，このスピンチ
ャック２２及びウェハＷを包囲しウェハＷの表面に供給
した処理液等が周囲に飛び散ることを防止するカップ２
３とを備えている。そして，ケース２０の一側近傍に，
ウェハＷの表面に処理体２４接触させて洗浄するスクラ
ブ洗浄機２５が配置されている。

【００２８】このスクラブ洗浄機２５のアーム部材２６
を動作させる機構を以下に述べると，先ず，図４に示す
ように，前述ケース２０の基台３０の下面に，ブラケッ
ト３１が固定され，このブラケット３１にシリンダ３２
が取り付けられている。このシリンダ３２のロッド３３
は，モータ３４及び軸受３５を上面に配置している支持
板３６を支持している。モータ３４の回転は，ベルト３
７を介して，軸受３５に伝達されるようになっている。

【００２９】軸受３５のシャフト３８の上部は，基台３
０を遊貫して支持柱３９の下端部が取り付けられ，この
支持柱３９の上端部は，アーム部材２６の基端部に固着
されている。これらシャフト３８，支持柱３９の外周
は，アーム部材２６の基端部下面に取り付けられた筒状
のカバー４０で覆われ，このカバー４０の内周下端部に
は，基台３０に固定された筒状のカバー４１が位置して
いる。こうして，シリンダ３１の昇降稼働は，ロッド３
３から支持柱３９に伝わってアーム部材２６を昇降移動
（図４中の往復矢印Ａの方向）させ，モータ３４の稼働
は，軸受３５から支持柱３９に伝わってアーム部材２６
を回動移動（図４中の往復回動矢印Ｂの方向）させる構
成になっている。

【００３０】図５に示すように，アーム部材２６は，フ
レーム２６ａと，カバー２６ｂとを有している。ここ
で，アーム部材２６の基端部には，アーム部材２６の先
端部に配置されいている処理体２４を回転させるため
に，従来であれば備えられているはずの，モータ及びモ
ータの回転駆動を処理体２４に伝達する従動プーリ及び
ベルト等から成る複雑な伝達部品が設けれていない。即
ち，アーム部材２６は，少なくとも基端部から中央部ま
でが中空に形成されている。従って，スクラブ洗浄機２
５の稼働中，アーム部材２６内では，伝達部品同士の摩
擦による発塵が存在しない。

【００３１】そして，アーム部材２６の先端部には，フ
レーム２６ａ上に固定され，カバー２６ｂから突き出て
いる単体のユニット４２のみが配置されている。このよ
うに，アーム部材２６内部の構造は，極めて簡単で小型
なものとなっており，アーム部材２６の製造は，フレー
ム２６ａと，カバー２６ｂと，ユニット４２を組み合わ
せるだけでほぼ済むようになっている。

【００３２】図６は，ユニット４２内の縦断面図であ
り，図７は，図６中のＥ−Ｅ線縦断面図である。図６に
示すように，ユニット４２内に，処理体２４を上下方向
に移動させる押圧手段４５を備えている。押圧手段４５
の構成について説明すると，ユニット４２の一方側に磁
界を発生させる磁場発生体４６を，ユニット４２の底面
に固定された台４７上に垂直に設けている。この磁場発
生体４６の周囲には，昇降コイル４８が取り付けられて
おり，この昇降コイル４８は，磁場発生体４６に沿って
昇降移動できるようになっている。昇降コイル４８を昇
降移動させる仕組みは，昇降コイル４８に電流を流すこ
とにより，磁場発生体４６と昇降コイル４８との間に発
生する電磁的な作用を利用したものである。

【００３３】図８に示すように，昇降コイル４８には，
電源制御部４９が接続され，電源制御部４９から昇降コ
イル４８に電流を流すようになっている。この電源制御
部４９は，状況に応じて流す電流の向きや強弱を変える
ことができるので，昇降コイル４８の上下方向の推力を
自在に制御できる構成になっている。

【００３４】図９は，電源制御部４９が昇降コイル４８
に電流を流す際の仕組みを説明する回路図であるが，そ
の仕組みを説明すると，まず，図２及び図３に示すよう
に，ウェハＷから離れた位置で処理体２４の接触圧を測
定する測定センサ５０を設ける。この場合，図３に示す
ように，測定センサ５０の測定面の高さが，スピンチャ
ック２２に保持されたウェハＷの表面の高さと等しくな
るように設定し，実際にウェハＷの表面に処理体２４が
接触する際の状況を忠実に再現するのがよい。そして，
洗浄処理以外でスクラブ洗浄機２５が待機している時
に，測定センサ５０に処理体２４を接触させて，その接
触圧を測定する。この測定結果に基づき，処理体２４の
接触圧が所定の設定値に達するために必要な電流のデー
タを電源制御部４９に記憶させる。そして，実際のスク
ラブ洗浄処理の段階になれば，電源制御部４９が，この
記憶したデータに基づいて所定の電流を昇降コイル４８
に流すようになっている。

【００３５】さらに，昇降コイル４８の一端部には昇降
体５１が固定されている。図７に示すように，この昇降
体５１の裏面は，ユニット４２に固定されたボールスラ
イダ機構５２に接触しており，昇降体５１は，ボールス
ライダ機構５２に沿って昇降移動するようになってい
る。ボールスライダ機構５２は，昇降体５１の昇降移動
を安定させるガイドの機能を有している。

【００３６】ユニット４２内の雰囲気を排気する排気管
路５３をユニット４２の上面に接続している。ユニット
４２内の発塵は，排気管路５３によって装置外に排気さ
れ，周囲に拡散することはない。

【００３７】昇降体５１と一体となって昇降移動するシ
ャフト５５は，回転可能な状態で昇降体５１内部を貫通
し，昇降体５１を介して昇降コイル４８と一体的に昇降
するようになっている。シャフト５５の下方部は，ユニ
ット４２の底部及び基台３０を貫通し，アーム部材２６
の下方に突出している。シャフト５５の突出外周部に
は，上端をアーム部材２６に固定された防護カバー５６
が配置されている。そして，シャフト５５の下端部に
は，取付具５７介して，処理体２４が着脱自在に取り付
けられている。そして，シャフト５５の昇降移動に伴
い，処理体２４は，上下方向（図５中の往復矢印Ｃの方
向）に昇降移動するようになっている。この場合，洗浄
処理の種類によって，昇降コイル４８の下降稼働によ
り，シャフト５５に下向きの推力を付与し，処理体２４
の自重とシャフト５５によって処理体２４に働く推力と
の和が，所定の接触圧になる場合と，ウェハＷの表面か
ら処理体２４を離れさせない程度で，昇降コイル４８の
上昇稼働により，シャフト５５に上向きの推力を付与
し，処理体２４の自重とシャフト５５によって処理体２
４に働くの推力との差が，例えば６０ｇｆ以下の所定の
接触圧になる場合とを適宜に使い分けている。

【００３８】処理体２４は，その下面にウェハＷの表面
を綺麗に洗浄処理すべくブラシやスポンジ等の部材５８
を具備している。洗浄対象によって，部材５８を，適宜
毛足の硬いナイロンブラシなどの硬質ブラシや，毛足の
柔らかい，例えばモヘアブラシなどの軟質ブラシを選択
することが可能である。

【００３９】一方，シャフト５５の上部は，昇降体５１
の上端から突出し，シャフト５５のの上端には，ブラケ
ット６０によって支持されたモータ６１の回転軸（図示
せず）が接続されている。ここで，モータ６１の回転駆
動は，従来のようにベルトやプーリなどを介さずに，直
接にシャフトを５５に伝達され，処理体２４を回転（図
５中の往復回動矢印Ｄの方向）させるようになってい
る。従って，ベルトの緩みなどの外乱要素による影響が
全くなく，処理体２４の回転制御を容易に行える構成に
なっている。なお，モータ６１の端子６３に接続された
配線６４は，モータ６１を稼働させるために電力を供給
するものであるが，モータ６１及び昇降体５１の昇降移
動の邪魔にならないように，ユニット４２内の上方に巻
束ねられている。

【００４０】その他，表面処理装置７には，スピンチャ
ック２２を挟んでスクラブ洗浄機２５と対称位置に，図
２中のθ’方向に往復自在な純水供給ノズル７０が配置
されている。

【００４１】次に，以上のように構成された表面処理装
置７を備えた洗浄処理システム１において行われるウェ
ハＷの処理を説明する。まず，図示しない搬送ロボット
が未だ洗浄されていないウェハＷを例えば２５枚ずつ収
納したキャリアＣを載置部２に載置する。そして，この
載置部２に載置されたキャリアＣから一枚ずつウェハＷ
が取り出され，取出搬入アーム３を介して搬送アーム４
に受け渡される。そして，表面処理装置７及び裏面処理
装置８を用いて，ウェハＷを一枚ずつ洗浄処理し，ウェ
ハＷの表裏面に付着している有機汚染物質，パーティク
ル等を除去する。そして，ウェハＷを，加熱装置９で加
熱して乾燥させる。所定の処理工程が終了したウェハＷ
は，搬送アーム４から取出収納アーム３に受け渡され，
再びキャリアＣに収納される。

【００４２】ここで，表面処理装置７での洗浄処理の工
程について説明する。まず，表面処理装置７にウェハＷ
が搬入され，スピンチャック２２にウェハＷが保持され
スピンチャック２２の回転が開始する。そして，図２の
待機状態にあったスクラブ洗浄機２５において，シリン
ダ３２及びモータ３４の稼働によって，アーム部材２６
を旋回させ，処理体２４をウェハＷの上方，例えばウェ
ハＷの中心付近にまで移動させる。なお，スピンチャッ
ク２２以外の保持手段として，ウェハＷの周縁部を爪や
リングを用いて保持するメカニカルチャックを用いて，
ウェハＷを水平に保持するようにしてもよい。

【００４３】そして，モータ６１の回転稼働によって処
理体２４を所定の回転数で回転させた後に，シリンダ３
２の稼働によって，処理体２４を下降移動させる。昇降
コイル４８に電流を流し，磁場発生体４６と昇降コイル
４８との間で発生する電磁的な作用により，処理体２４
をウェハＷの表面に接触させる。そして，例えば，シャ
フト５５に上方向の推力を付与して処理体２４の接触圧
を制御し，ウェハＷの表面に，６０ｇｆ以下の所定の接
触圧（単位面積当たりの圧力）を加える。この状態で，
モータ３４の稼働によって，アーム部材２６を少なくと
もウェハＷの中心から周縁部まで回動させて，ウェハＷ
の表面を均一に洗浄処理する。一方，純水供給ノズル７
０もウェハＷの上方に移動し，純水をウェハＷの表面に
供給する。なお，洗浄処理の対象となるウェハＷの種類
によっては，処理体２４を回転させないで，静止した状
態でウェハＷの表面に接触させてスクラブ洗浄処理を行
ってもよい。

【００４４】この場合，予め押圧手段４５とモータ６１
とがユニット化したユニット４２が，アーム部材２６に
取り付けられている。これに対し，従来では，これら押
圧手段４５とモータ６１とをお互いに離して配置し，ア
ーム部材２６全体に渡って，処理体２４を昇降及び回転
させる仕組みを組み立てていた。さらに，モータ６１と
処理体２４とをシャフト５５を介して一体になるように
構成し，これを押圧手段４５によって昇降移動させてい
る。これにより，モータ６１と磁場発生体４６及び昇降
コイル４８とをお互いに接近した状態で配置できる。従
って，従来に比べアーム部材２６の構成が簡単かつ小型
なもとなり，構成部品の減少や組立作業の負担軽減化が
可能となっている。

【００４５】ここで，ユニット４２及び処理体２４を共
にアーム部材２６の先端部に配置し，モータ６１からの
回転駆動を直接的に処理体２４に伝達する。これによ
り，モータ６１と処理体２４の間にベルトやプーリ等の
伝達部品を設ける必要がなくなり，従来のような伝達部
品同士の摩擦による発塵が，ウェハＷの表面に付着する
ことがない。また，シャフト５５からベルトの張りや緩
みといった悪影響は，除去されている。従って，処理体
２４の回転を容易に制御することができる。

【００４６】処理体２４の接触圧を制御するシャフト５
５の推力を，昇降コイル４８に流される電流の強弱に基
づいて自在に制御する。即ち，電流を早く変化させれ
ば，昇降コイル４８の推力も早く変化する。これによ
り，シャフト５５を介して処理体２４に働く推力の強弱
も早く切り換えることができる。また，電流は連続的な
変化が可能なため，昇降コイル４８の推力の微調整も容
易に行える。これにより，シャフト５５を介して処理体
２４に働く推力を微調整できる。従って，処理体２４の
接触圧を円滑に制御することができ，洗浄処理の種類や
状況に応じて，所定の接触圧を適宜安定して得ることが
できる。こうして，以上のような押圧手段４５とモータ
６１とを備えたユニット４２では，初期の設定時やメン
テナンス時に，接触圧の調整に優れている。

【００４７】所定の時間が経過後，スクラブ洗浄及び純
水洗浄が共に終了する。シリンダ３２及びモータ３４の
稼働によって旋回退避させる。そして，純水供給ノズル
７０もウェハＷの表面から旋回退避させ元の状態に戻
す。以後，表面処理装置７には，次々と新たなウェハＷ
が搬入され，同様の洗浄処理が連続して繰り返されてい
く。こうして，２５枚のウェハＷに対して所定の処理工
程が終了し，キャリアＣに処理済みのウェハＷが２５枚
収納されると，キャリアＣ単位で洗浄処理システム１外
に搬出される。

【００４８】かくして，本実施の形態の表面処理装置７
によれば，押圧手段４５とモータ６１とを設けたユニッ
ト４２を，アーム部材２６の先端部に配置することによ
り，アーム部材２６の構成が簡単かつ小型になり，伝達
部品が存在することにより発生していた種々の問題点を
解決できる。即ち，表面処理装置７にかかる構成部品の
減少や組立作業の負担軽減化が可能となると共に，パー
ティクル付着による歩留まり低下を防止し，処理体２４
の回転を容易に制御することができる。また，押圧手段
４５は，電磁的な作用によってシャフト５５の推力を制
御するので，処理体２４の接触圧を円滑に制御すること
ができる。従って，このように押圧手段４５とモータ６
１とをユニット化すれば，所定の接触圧を適宜安定して
得ることができ，洗浄処理の信頼性の向上や優れたメン
テナンス性を実現できる。

【００４９】なお，本実施の形態の一例について説明し
たが，本発明はこの例に限定されず種々の様態を採りう
るものである。例えば，図１０に示すように，磁場発生
体７５が，極性の異なる磁石７６を交互に配置した磁石
群から構成されているのもよい。かかる構成によれば，
リニアモータカーの如く配置された磁石７６の縦幅単位
に昇降コイル４８を昇降移動させる。これにより，処理
体２４の高さを磁石７６の縦幅単位で正確に制御するこ
とができる。

【００５０】この場合，先に説明した磁場発生体４６の
時と同様に，図９に示すように，電源制御部４９に測定
センサ５０を接続するのがよい。即ち，スクラブ洗浄機
２５が待機している時に，スピンチャック２２に保持さ
れたウェハＷの表面の高さと等しくなるように設定され
た測定センサ５０の測定面に，処理体２４を接触させ
る。そして，測定センサ５０に所定の接触圧が加わるよ
うに，シャフト５５を下降移動させる。所定の接触圧に
なった時の処理体２４の高さを実際のスクラブ洗浄処理
の際にも再現できるように，昇降コイル４８を移動距離
ｌだけ下降移動させるのに必要な電流のデータを電源制
御部４９に記憶させる。実際のスクラブ洗浄処理の段階
になれば，この電源制御部４９が，この記憶したデータ
に基づいて移動距離ｌだけ昇降コイル４８を下降移動さ
せて，処理体２４の高さを制御する。そして，処理体２
４をウェハＷの表面に接触させ，所定の接触圧をウェハ
Ｗの表面に加える。こうして，処理体２４の接触圧を円
滑に制御できるようになっている。

【００５１】次に，図１１に示すように，第２の実施の
形態として，一つの表面処理装置７９において，電磁的
な作用によって，処理体の高さと処理体に働く推力との
両方を制御できるように構成した場合について説明す
る。ウェハＷの表面に接触する処理体２４と，処理体２
４の昇降及び回転動作を支持するシャフト８０とを備え
た表面処理装置７９において，第１の固定子巻線８１
ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄによって発生した磁場によ
って保持力が働く第１の永久磁石８２ａ，８２ｂ，８２
ｃ，８２ｄと，第２の固定子巻線８３ａ，８３ｂ，８３
ｃ，８３ｄによって発生した磁場によって上下方向の推
力が働く第２の永久磁石８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４
ｄとをシャフト８０に設けている。なお，先に説明した
表面処理装置７に設けられた構成要素において，同一の
機能及び構成を有するものについては，同符号を付する
ことにより，重複説明を省略することにする。

【００５２】図１２は，Ｆ−Ｆ線横断面図であり，図１
２に示すように，第１の永久磁石８２ａ〜８２ｄは，シ
ャフト８０を中心にして９０゜の間隔を空けて，その外
周面に固定して取り付けている。図１２の例では，第１
の固定子巻線８１ａと第１の永久磁石８２ａとが対面
し，第１の固定子巻線８１ｂと第１の永久磁石８２ｂと
が対面し，第１の固定子巻線８１ｃと第１の永久磁石８
２ｃとが対面し，第１の固定子巻線８１ｄと第１の永久
磁石８２ｄとが対面している。図１１に示すように，第
１の固定子巻線８１ａ〜８１ｄには電源制御部８５が接
続されており，この電源制御部８５から電流が流れるこ
とにより，第１の固定子巻線８１ａ〜８１ｄは磁場を発
生させることができる。ここで，対面している第１の永
久磁石８２ａ〜８２ｄと第１の固定子巻線８１ａ〜８１
ｄとの極性が異なれば引力が生じ，所定の高さの範囲内
で，第１の永久磁石８２ａ〜８２ｄを保持しようとする
保持力が働くことになる。そして，電源制御部８５を調
整することにより，電流の強弱を変化させて，第１の固
定子巻線８１ａ〜８１ｄによる磁場を調整すれば，第１
の永久磁石８２ａ〜８２ｄに働く保持力を自在に制御で
きるようになっている。

【００５３】図１３は，Ｇ−Ｇ線横断面図であり，図１
３に示すように，第２の永久磁石８４ａ〜８４ｄは，シ
ャフト８０を中心にして９０゜の間隔を空けて，その外
周面に固定して取り付けられている。図１１に示すよう
に，第２の永久磁石磁８４ａ〜８４ｄは，側面視で略コ
字形状に形成されており，上部と下部では，極性が異な
る。図１３の例では，第２の固定子巻線８３ａと第２の
永久磁石８４ａとが対面し，第２の固定子巻線８３ｂと
第２の永久磁石８４ｂとが対面し，第２の永久磁石８４
ｃと第１の固定子巻線８３ｃとが対面し，第２の固定子
巻線８３ｄと第２の永久磁石８４ｄとが対面している。
図１１に示すように，第２の固定子巻線８３ａ〜８３ｄ
には電源制御部８６が接続され，この電源制御部８６か
ら電流が流れることにより，第２の固定子巻線８３ａ〜
８３ｄは磁場を発生させることができる。

【００５４】ここで，第２の永久磁石８４ａ〜８４ｄの
上部と第２の固定子巻線８３ａ〜８３ｄ同士の極性が異
なれば引力が生じ，第２の永久磁石８４ａ〜８４ｄの下
部と第２の固定子巻線８３ａ〜８３ｄ同士の極性が同じ
であれば反発力が生じ，これにより第２の永久磁石８４
ａ〜８４ｄに下向きの推力が働くようになっている。そ
して，第２の永久磁石８４ａ〜８４ｄに固定されたシャ
フト８０は，移動距離ｍだけ下降移動した後に，第２の
永久磁石８４ａ〜８４ｄの上部と第２の固定子巻線８３
ａ〜８３ｄとの間の引力で，第１の永久磁石８２ａ〜８
２ｄと同様に第２の永久磁石８４ａ〜８４ｄに保持力が
働くように構成されている。そして，電源制御部８６を
調整することにより，電流の強弱を変化させて，第２の
固定子巻線８３ａ〜８３ｄによる磁場を調整すれば，第
２の永久磁石８４ａ〜８４ｄに働く下向きの推力を自在
に制御できるようになっている。さらに，図９に示すよ
うに，これら電源制御部８５，８６に測定センサ５０を
接続するのがよい。

【００５５】さらに，処理体２４を回転は，第１の固定
子巻線８１ａ〜８１ｄによって交番磁界を発生させて，
第１の永久磁石８２ａ〜８２ｄに回転力を付与すること
により行うように構成する。このような電磁力を用い
て，処理体２４を回転させることにより，構成部品の簡
素化等が可能となる。なお，シャフト８０の上端部にモ
ータを取り付けて，モータ単独で，又はモータと第１の
永久磁石８２ａ〜８２ｄの回転力とを併用して処理体２
４を回転させるように構成してもよい。

【００５６】以上のような構成において，スクラブ洗浄
処理を行う際に，処理体２４の高さを制御して，処理体
２４の接触圧を制御する場合について説明する。まず，
処理体２４の自重Ｍｇｆを越える保持力が，第１の永久
磁石８２ａ〜８２ｄに働くように，電源制御部８５から
電流が流れる。第１の固定子巻線８１ａ〜８１ｄは，磁
場を発生し，第１の永久磁石８２ａ〜８２ｄが所定の高
さに保持される。電源制御部８６から電流が流れて第２
の固定子巻線８３ａ〜８３ｄが磁場を発生し，第２の永
久磁石８４ａ〜８４ｄに下向きの推力を働かせ，シャフ
ト８０を移動距離ｍだけ下降移動させる。その後，第１
の永久磁石８２ａ〜８２ｄが所定の高さの範囲内に保持
されると共に，第２の固定子巻線８３ａ〜８３ｄによっ
て，第２の永久磁石８４ａ〜８４ｄに保持力が働く。こ
うして，処理体２４の高さが決まり，処理体２４は所定
の接触圧をウェハＷの表面に加えることになる。この場
合，先に説明した磁場発生体７５の時と同様に，上記測
定センサ５０を用いて，所定の接触圧を得るための処理
体２４の高さを予め算出等をしておけば，実際のスクラ
ブ洗浄処理の段階では，処理体２４の接触圧を円滑に制
御できることが可能となる。

【００５７】ここで，処理体２４の接触圧の制御を，第
１の固定子巻線８１ａ〜８１ｄ及び第２の固定子巻線８
３ａ〜８３によって発生する磁場強度の観点から見れ
ば，図１４に示すようになる。図１４は，縦軸を第１の
固定子巻線８１ａ〜８１ｄの磁場によって出現する第１
の磁場強度［ｍＧ（ミリガウス）］とし，横軸を第２の
固定子巻線８３ａ〜８３ｄの磁場によって出現する第２
の磁場強度［ｍＧ］としている。図１４中のグラフ線９
０，９１，９２は，処理体２４の接触圧を０ｇｆ，６０
ｇｆ，９０ｇｆに制御する場合における第１の磁場強度
と第２の磁場強度との関係をそれぞれ示したものであ
る。そして，第２の実施の形態では，処理体２４の接触
圧の範囲を例えば６０ｇｆ〜１５０ｇｆ内に収まるよう
に，グラフ線９１とグラフ線９２との間に挟まれた図中
斜線で示す領域９３内で第１の磁場強度と第２の磁場強
度とを調整している。

【００５８】処理体２４を所定の高さに確実に固定でき
るか否かは，第１の永久磁石８２ａ〜８２ｄ，第２の永
久磁石８４ａ〜８４ｄに働く保持力の相互作用によって
決定される。即ち，図１４に示すように，第１の磁場強
度がＢ₁₀以上とならなければ，第１の永久磁石８２ａ〜
８２ｄに働く保持力が処理体２４の自重Ｍｇｆ以上とな
らず，第１の永久磁石８２ａ〜８２ｄを保持することが
無理になっている。そして，図１４中のグラフ線９０，
９１，９２において，Ｂ₁₀とＢ₂₀の交点付近，Ｂ₁₀とＢ
₂₁の交点付近，Ｂ₁₀とＢ₂₂の交点付近では，いずれも第
１の永久磁石８２ａ〜８２ｄに働く保持力がほぼ処理体
２４の自重Ｍｇｆと等しいため，シャフト８０が，スプ
リング機能を有することになる。このような場合には，
例えばウェハＷの裏面に対して，処理体２４を低速回転
で接触させて，処理体２４が受ける反動や振動を，シャ
フト８０が吸収して，スクラブ洗浄処理を行うことが好
ましい。一方，これらグラフ線９０，９１，９２のいず
れにおいても，線図に沿って，第１の固定子巻線８１ａ
〜８１ｄ及び第２の固定子巻線８３ａ〜８３ｄの磁場強
度を増加させれば，第１の永久磁石８２ａ〜８２ｄ，第
２の永久磁石８４ａ〜８４ｄに働く保持力が処理体２４
の自重Ｍｇｆを十分に越えるようになり，処理体２４の
接触圧を０ｇｆ，６０ｇｆ又は１５０ｇｆの状態に維持
しながら，所定の高さに処理体２４を確実に固定でき
る。このような場合には，例えばウェハＷの表面に対し
て，処理体２４を高速回転で接触させて，処理体２４の
高さを微動だせずに，スクラブ洗浄処理を行うことが好
ましい。

【００５９】また，処理体２４の接触圧は，第１の磁場
強度と第２の磁場強度との関係に依存する。図示の例で
は，グラフ線が右にシフトするほど，第１の磁場強度に
対して，相対的に第２の磁場強度が強くなっていく。そ
して，シャフト８０の移動距離ｍが伸びて，処理体２４
が押し下げられることになり，処理体２４の接触圧が大
きくなっていく。こうして，領域９３内では，上側にな
るほど，第１の永久磁石８２ａ〜８２ｄ，第２の永久磁
石８４ａ〜８４ｄに働く保持力が強くなっていき，右側
になるほど，処理体２４の接触圧が大きくなっていく。
そして，スクラブ洗浄処理の目的や用途に合わせて，領
域９３内で，第１の磁場強度と第２の磁場強度とを自在
に調整すれば，良好なスクラブ洗浄処理を行うことが可
能となる。

【００６０】また，処理体２４に働く推力を制御する場
合には，以下のようになる。第２の永久磁石８４ａ〜８
４ｄの上部と第２の固定子巻線８３ａ〜８３ｄ同士の極
性を同じにして反発力を生じさせ，第２の永久磁石８４
ａ〜８４ｄの下部と第２の固定子巻線８３ａ〜８３ｄ同
士の極性を異なるものにして引力を生じさせるようにす
れば，第２の永久磁石８４ａ〜８４ｄに上向きの推力が
働くようになる。そして，第２の固定子巻線８３ａ〜８
３ｄの極性を変化させることによって第２の永久磁石８
４ａ〜８４ｄを昇降移動させれば，第２の永久磁石８４
ａ〜８４ｄを介してシャフト８０に働く上下方向の推力
を微調整することが可能となる。上記測定センサ５０と
組み合わせれば，先に説明した押圧手段４５と同様に，
処理体２４の接触圧を円滑に制御できることが可能とな
る。なお，第２の実施の形態では，シャウト８０に対し
て垂直に磁場を発生させているが，これに限定されず
に，自由な角度で磁場を発生させるようにしてもよい。

【００６１】また，基板は上記した本実施の形態のよう
にウェハＷに限るものでなく，ＬＣＤ基板，ガラス基
板，ＣＤ基板，フォトマスク，プリント基板，セラミッ
ク基板等でもあってもよい。

【００６２】

【発明の効果】請求項１〜３の発明によれば，押圧手段
と回転手段とを設けたユニットを，アーム部材の先端部
に配置することにより，アーム部材の構成が簡単かつ小
型になり，伝達部品が存在することにより発生していた
種々の問題点を解決できる。即ち，処理装置にかかる構
成部品の減少や組立作業の負担軽減化が可能となると共
に，パーティクル付着による歩留まり低下を防止し，処
理体の回転を容易に制御することができる。また，請求
項５〜１１の発明によれば，押圧手段は，電磁的な作用
によって処理体に働く推力や処理体の高さを制御するの
で，処理体の接触圧を円滑に制御することができる。従
って，このような押圧手段と回転手段とをユニット化す
れば，所定の接触圧を適宜安定して得ることができ，洗
浄処理の信頼性の向上や優れたメンテナンス性を実現で
きる。

【００６３】また，請求項４の発明によれば，同様に処
理装置にかかる構成部品の減少や組立作業の負担軽減化
が可能となると共に，パーティクル付着による歩留まり
低下を防止し，処理体の回転を容易に制御することがで
きる。従って，請求項５〜１１の押圧手段によって処理
体と回転手段とを一体的に昇降移動させれば，同様に所
定の接触圧を適宜安定して得ることができ，洗浄処理の
信頼性の向上や優れたメンテナンス性を実現できる。

【００６４】請求項１２の発明によれば，電磁的な作用
によって，処理体の高さと処理体に働く推力との両方を
制御できることが可能となる。この場合，請求項１３又
は請求項１４の発明を併用すれば，請求項１〜３と同様
の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態にかかる表面処理装置を備えた洗
浄処理システムの斜視図である。

【図２】本実施の形態にかかる表面処理装置の平面図で
ある。

【図３】本実施の形態にかかる表面処理装置の縦断面図
である。

【図４】スクラブ洗浄機の縦断面図である。

【図５】アーム部材の縦断面図である。

【図６】ユニットの縦断面図である。

【図７】図６中のＥ−Ｅ線縦断面図である。

【図８】昇降コイルと電源制御部との関係を説明する説
明図である。

【図９】電源制御部が昇降コイルに電流を流す際の仕組
みを説明する回路図である。

【図１０】極性の異なる磁石を交互に配置した磁石群か
ら構成された磁場発生体に沿って昇降移動する昇降コイ
ルと電源制御部との関係を説明する説明図である。

【図１１】第２の実施の形態にかかる表面処理装置にお
いて，処理体及びシャフトの構成を示す側面図である。

【図１２】図１１中のＦ−Ｆ線横断面図である。

【図１３】図１１中のＧ−Ｇ線横断面図である。

【図１４】処理体の接触圧を変化させた場合において，
第１の固定子巻線による第１の磁場強度と第２の固定子
巻線による第２の磁場強度との関係を示すグラフ図であ
る。

【符号の説明】

１洗浄処理システム７，７９表面処理装置２２スピンチャック２６アーム部材４２ユニット４５押圧手段４６，７５磁場発生体４８昇降コイル５１昇降体５５，８０シャフト６１モータＷウェハ

フロントページの続き (72)発明者米水昭熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地東京エレクトロン九州株式会社熊本事業所内 (72)発明者宮崎高典佐賀県鳥栖市西新町1375番地41号東京エレクトロン九州株式会社佐賀事業所内 (56)参考文献特開平10−321574（ＪＰ，Ａ) 特開平11−214344（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−260708（ＪＰ，Ａ) 特開平10−321573（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B08B 1/00 - 1/04 B08B 5/00 - 13/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面に接触する処理体と，基板に
対して前記処理体を押圧させる押圧手段と，前記処理体
を回転させる回転手段と，前記処理体を支持するアーム
部材とを備えた処理装置において，前記押圧手段は，磁場を発生する垂直に設けられた磁場
発生体と，前記磁場発生体の周囲に取り付けられ，電流
を流すことにより前記磁場発生体との間に発生する電磁
気的な作用によって前記磁場発生体に沿って昇降移動す
る昇降コイルと，前記昇降コイルに固定された昇降体
と，前記昇降体と一体的に昇降移動する軸部材とを備
え，前記軸部材の下端部に前記処理体が取り付けられ，前記磁場発生体が，極性の異なる磁石を交互に配置した
磁石群から構成されていることを特徴とする，処理装
置。
【請求項２】前記交互に配置された磁石の縦幅単位に
昇降コイルを昇降移動させることを特徴とする，請求項
1に記載の処理装置。
【請求項３】前記押圧手段と前記回転手段とを同一ユ
ニット内に配置し，前記ユニット内の雰囲気を排気する
排気機構を前記ユニットに接続したことを特徴とする，
請求項１又は２に記載の処理装置。
【請求項４】基板の表面に接触する処理体と，前記処
理体の昇降及び回転動作を支持する軸部材とを備えた処
理装置において，第１の磁場発生機構に発生した磁場によって所定の高さ
の範囲内に保持される第１の磁石を前記軸部材に固定す
ると共に，第２の磁場発生機構に発生した磁場によって昇降移動す
る上部と下部で極性が異なる第２の磁石を前記軸部材に
固定したことを特徴とする，処理装置。
【請求項５】前記第１の磁場発生機構によって発生し
た交番磁界によって前記第１の磁石に回転力を付与でき
るように構成したことを特徴とする，請求項３に記載の
処理装置。