JP4644766B2 - Non-contact type workpiece processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体や液晶などの製造において、薄板状物、特に基板を非接触で回転させることにより、その表面に薄膜を形成し、または表面を洗浄、乾燥する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for forming a thin film on a surface of a thin plate-like object, particularly a substrate, rotating in a non-contact manner, or cleaning and drying the surface in the manufacture of a semiconductor or liquid crystal.
半導体や液晶などの製造においては、ウェーハーやガラス板等の基板の表面に薄膜を形成し、あるいは表面を洗浄又は乾燥する作業工程があるが、そこでは回転ヘッド部上に載置された基板を高速で回転させる装置が用いられている。 In the manufacture of semiconductors and liquid crystals, there is an operation process in which a thin film is formed on the surface of a substrate such as a wafer or glass plate, or the surface is washed or dried. In this process, the substrate placed on the rotating head is used. A device that rotates at high speed is used.
例えば、薄膜形成工程においては、コーティング液が滴下された基板を高速回転させることにより、コーティング液を遠心力で拡げて薄膜を形成するスピンコーターなる装置が用いられている。 For example, in a thin film forming process, an apparatus called a spin coater that forms a thin film by expanding a coating liquid by centrifugal force by rotating a substrate on which a coating liquid is dropped at high speed is used.
従来のスピンコーターの構造を図9に示す。図9はスピンコーターの構造を示す断面図である。 The structure of a conventional spin coater is shown in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the spin coater.
スピンコーター は、水平に置かれた円板状のスピンヘッド50と、その下面中心から
下方に延びる回転軸52と、その回転軸52によりスピンヘッド50と接続される駆動モーター51から主に構成されている。スピンヘッド50の上面にはウェーハー53が載置され、その周囲には、スピンヘッド50全体を覆うように飛散防止カップ56が設けられている。飛散防止カップ56の上面は開口しており、その上方にはコーティング液54を滴下するための吐出ノズル55が配置されている。
The spin coater mainly includes a disc-
このスピンコーターの動作を以下に説明する。
まず、前工程から移送されたウェーハー53は、スピンヘッド50上に真空チャッキング等により載置される。次に、駆動モーター51により回転軸52を介してスピンヘッド50とともにウェーハー53を高速回転(例えば、4000rpmなど)させる。
The operation of this spin coater will be described below.
First, the
そして、回転するウェーハー53の表面に上方のノズル55からコーティング液54を滴下すると、コーティング液54は遠心力によりウェーハー53表面に拡がり薄膜を形成する。
When the
なお、この薄膜の形成に寄与しなかった余分のコーティング液54は、飛散防止カップ55に衝突することにより捕集され下部から回収される。
The
このような薄膜形成工程は、薄膜への不純物の混入を避けるためクリーン環境下にある密閉容器内で行われる。従って、スピンコーターは通常は回転軸52を境として、スピンヘッド50のある上部が密閉容器内に、駆動モーター51のある下部が容器外に、それぞれ設置されることになる。このように回転軸52が密閉容器の床壁を貫通するため、その貫通部分には密閉容器内のクリーン環境を保持するためのシール材57が設けられている。
Such a thin film formation process is performed in a sealed container in a clean environment in order to avoid contamination of impurities into the thin film. Accordingly, the spin coater is usually installed with the
しかし、従来の半導体基板回転処理装置においては、シール材の部分から微粒子状の異物が発生して密閉容器内のクリーン環境を汚染してしまうことを完全に防止することができず、処理後の基板の品質低下を招くという問題があった。 However, in the conventional semiconductor substrate rotation processing apparatus, it is impossible to completely prevent the generation of fine particles from the sealing material and contaminate the clean environment in the sealed container. There was a problem that the quality of the substrate was lowered.
また、駆動モーター等の保守及び修理交換を行うためには回転ヘッド部と回転軸を取り外さなければならないため、密閉容器内での薄膜形成作業を長期間中断することとなり、基板処理の歩留まりを悪化させてしまうという問題もあった。 Also, since the rotating head and the rotating shaft must be removed in order to perform maintenance and repair / replacement of the drive motor, etc., the thin film forming operation in the sealed container is interrupted for a long period of time, and the yield of substrate processing deteriorates. There was also a problem of letting it go.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、密封容器内のクリーン環境を汚染することがなく、保守及び修理交換を容易に行うことができる基板回転処理装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a substrate rotation processing apparatus that can easily perform maintenance and repair replacement without contaminating the clean environment in the sealed container. It is intended.
上記の目的を達成するための請求項1に係る発明は、密閉容器内で基板を載置して回転する回転ヘッド部と、前記密閉容器の下方に配置された前記回転ヘッド部に対向する非接触式回転動力伝達体と、前記非接触式回転動力伝達体を同心円状に外囲する固定部とからなる非接触型被処理物回転処理装置であって、前記回転ヘッド部は、非接触式回転力受動手段と、前記非接触式回転力受動手段を同心円状に外囲するリング状の永久磁石とを備え、前記固定部は、前記リング状の永久磁石に対向するように同心円状に配設された第二種超電導体からなるピン止め体と、前記ピン止め体を冷却する冷却手段とを備え、前記冷却手段で前記ピン止め体を臨界温度以下に冷却して前記リング状の永久磁石との間に磁気的ピン止め力を発生させて前記回転ヘッド部を所定の位置に磁気浮上させ、前記非接触式回転動力伝達体によって発生した回転力により前記回転ヘッド部側に対応して回転力を追従発生させて前記回転ヘッド部を回転させるように構成してなる非接触式被処理物回転処理装置である。
The invention according to
このように構成された発明により、密閉容器内に設置された回転ヘッド部を密閉容器外から非接触状態で浮上させて回転操作することができる。 According to the invention configured as described above, the rotary head unit installed in the sealed container can be rotated and operated in a non-contact state from the outside of the sealed container.
なお、第二種超電導体とは、磁場の強さがある値を超えると材料内部に超電導と常電導の部分が混在しはじめる材料をいう。また、磁気的ピン止め力とは、第二種超電導体を通過する外部磁束が、材料内部の常伝導部分に保持されることにより生じる復元力をいう。 The second type superconductor refers to a material in which superconducting and normal conducting parts begin to coexist in the material when the strength of the magnetic field exceeds a certain value. The magnetic pinning force refers to a restoring force that is generated when an external magnetic flux that passes through the second type superconductor is held in a normal conduction portion inside the material.
請求項2に記載の発明は、前記ピン止め体を昇降手段で昇降することにより前記回転ヘッド部を浮上又は下降させることを特徴とする請求項1に記載の非接触型被処理物回転処理装置である。 According to a second aspect of the present invention, the non-contact type workpiece rotation processing apparatus according to the first aspect is characterized in that the rotary head portion is lifted or lowered by moving the pinning body up and down by a lifting means. It is.
請求項3に記載の発明は、前記密閉容器の床壁内面に前記回転ヘッド部を保持する保持台が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の非接触型被処理物回転処理装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a non-contact type object to be processed according to the first or second aspect, wherein a holding base for holding the rotary head portion is provided on the inner surface of the floor wall of the sealed container. It is a rotation processing device.
請求項4に記載の発明は、前記回転ヘッド部の上面に前記被処理物を載置及び交換するための保持部材が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の非接触型被処理物回転処理装置である。 The invention according to claim 4 is characterized in that a holding member for placing and exchanging the object to be processed is formed on the upper surface of the rotary head portion. This is a non-contact type workpiece rotation processing apparatus.
請求項5に記載の発明は、前記基板を載せたアームを保持台上に保持された前記回転ヘッド部の上方に水平方向から挿入する工程と、前記アームを下降して前記回転ヘッド上の前記保持部材に前記被処理物を受け渡す工程と、前記被処理物を受け渡した後の前記アームを前記回転ヘッド部の上方から水平方向へ引き抜く工程と、前記昇降手段により前記ピン止め体を上昇させて前記回転ヘッド部を浮上させる工程と、前記非接触式回転動力伝達体により前記回転ヘッド部を追従して回転させる工程と、前記非接触式回転動力伝達体により前記回転ヘッド部の回転を追従して停止させてから前記昇降手段により前記ピン止め体を下降させて前記回転ヘッド部を前記保持台上に保持する工程と、からなる前記被処理物の処理方法を実施するための請求項1〜4のいずれかに記載の非接触型被処理物回転処理装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a step of inserting an arm on which the substrate is placed from above in a horizontal direction above the rotary head portion held on a holding table, and lowering the arm to move the arm on the rotary head. A step of delivering the workpiece to the holding member, a step of pulling out the arm after the delivery of the workpiece from the upper side of the rotary head portion in a horizontal direction, and the pinning body is raised by the elevating means. The step of floating the rotary head portion, the step of rotating the rotary head portion by following the non-contact type rotational power transmission body, and the rotation of the rotary head portion by the non-contact type rotational power transmission body And then lowering the pinned body by the elevating means and holding the rotating head part on the holding table, and carrying out the processing method of the object to be processed Is a non-contact processing object rotation processing apparatus according to any one of Motomeko 1-4.
本発明に係る非接触型被処理物回転処理装置によれば、回転ヘッド部と第二種超電導体の間に生じる磁気的ピン止め力により回転ヘッド部を浮上させ、その浮上した回転ヘッド部を非接触式回転動力伝達体により回転させることにより、密閉容器内に置かれた回転ヘッド部を容器内の雰囲気に影響を与えることなく容器外から回転操作するので、密閉容器内のクリーンな環境を維持したまま薄膜形成を行うことができ、薄板状物、特に半導体基板などの被処理物の品質を向上させることができる。 According to the non-contact type workpiece rotation processing apparatus according to the present invention, the rotating head portion is levitated by the magnetic pinning force generated between the rotating head portion and the second type superconductor, and the levitated rotating head portion is By rotating with a non-contact type rotational power transmission body, the rotating head placed in the sealed container is rotated from outside the container without affecting the atmosphere in the container. Thin film formation can be performed while maintaining the quality, and the quality of the object to be processed such as a thin plate, particularly a semiconductor substrate can be improved.
また、密封容器内の回転ヘッド部には駆動部分がないため保守・修理の必要はほとんどなく、かつ回転ヘッド部を浮上・回転させる密封容器外の部分を一体的に構成することができるため、半導体基板などの被処理物回転処理装置を小型化して製造ラインに設置しやすくすることができるとともに、密閉容器内の作業を長期間中断することなく被処理物回転処理装置の保守及び修理交換を容易に行うことができ、半導体基板などの被処理物の各種の処理の歩留まりを改善することができる。 In addition, since there is no drive part in the rotating head part in the sealed container, there is almost no need for maintenance and repair, and the part outside the sealed container for floating and rotating the rotating head part can be integrally configured, The processing object rotation processing device such as a semiconductor substrate can be downsized to facilitate installation on the production line, and maintenance and repair replacement of the processing object rotation processing device can be performed without interrupting the work in the sealed container for a long period of time. This can be easily performed, and the yield of various kinds of treatments such as a semiconductor substrate can be improved.
更に、ロボットアーム等を介しての基板のスムーズな受け渡しを行うことにより、半導体基板などの薄板状被処理物の処理の効率化を図ることができる。 Furthermore, the smooth delivery of the substrate via the robot arm or the like can improve the efficiency of processing of a thin plate-like workpiece such as a semiconductor substrate.
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
ここでは例として、被処理物を半導体ウエハの如き基板を処理する回転処理装置の1つであるスピンコーターについて説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, as an example, a spin coater that is one of rotation processing apparatuses that process a substrate such as a semiconductor wafer as an object to be processed will be described.
本発明に係るスピンコーターの第1の実施形態を図1に示す。図1は、スピンコーターの側面からの断面図である。 A first embodiment of a spin coater according to the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view from the side of the spin coater.
スピンコーターは、密閉容器内で回転するスピンヘッド1(回転ヘッド部に相当)と、床壁3をはさんで密閉容器の下方からスピンヘッド1を回転操作する固定部2から主に構成される。
The spin coater is mainly composed of a spin head 1 (corresponding to a rotating head portion) that rotates in a sealed container, and a
スピンヘッド1は、図示しない基板を載置する保持ピン48が立設されている非磁性材からなる円板状のテーブル4と、その底面に設置されたリング状の永久磁石5及び非接触式回転力受動手段である回転力受動体6から構成される。スピンヘッド1の下方には、非回転時のスピンヘッド1を保持するための保持台7が、床壁3上に複数立設されている。テーブル4の外周部4a及びその外周部と接する保持台7の端部7aには傾斜が設けられており、保持台7上のスピンヘッド1の中心軸が常に一定の位置に保たれるようになっている。また、スピンヘッド1及び保持台7の周囲には、スピンヘッド1を覆うように上面が開口した筒状の飛散防止カップ8が配置されており、スピンヘッド1の上方にはコーティング液9を滴下する吐出ノズル10が設けられている。
The
スピンヘッド1の底面図を図2に示す。なお、永久磁石については、磁石の極性を「N」及び「S」により表している。
A bottom view of the
リング状の永久磁石5と回転力受動体6は、テーブル4の底面上に同心円状に配設されている。
The ring-shaped
外周側に設置されたリング状の永久磁石5は、表面に現れる極性が「N」又は「S」のいずれか片方になるように磁化されている。
The ring-shaped
内周側に設置された回転力受動体6は、表面に現れる極性が周方向に交互に変わるよう
に配置された複数の永久磁石から構成されている。
The rotational force
なお、図2においては、例として4つの永久磁石からなる構成を示しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。 In addition, in FIG. 2, although the structure which consists of four permanent magnets is shown as an example, it is not necessarily limited to this.
固定部2は、主に第二種超電導体11、断熱容器12及び回転駆動部13から構成される。
The
ピン止め体である第二種超電導体11は、その冷却手段であるリング状の中空の断熱容器12内に冷却材14、例えば液体窒素や液体ヘリウムに浸漬した状態で収納されている。断熱容器12は二重構造となっており、二つの隔壁の間をほぼ真空状態にすることにより断熱効果を奏している。また、第二種超電導体11の底面と断熱容器12との間には、熱伝導に優れた材料、例えば銅からなる伝熱板15が敷設されており、冷却材14は伝熱板15を介して下部に設けられた冷却器16により冷却されるようになっている。
The
また回転駆動部13は、円板状の金属板17とその上面に設置された非接触式回転動力伝達体である回転力伝達体18からなり、下方に設置された駆動モーター19と接続されている。なお、この駆動モーター19には、回転と停止を頻繁に繰り返すスピンコーターの機能の上から、ブレーキ付きモーターを用いることが望ましい。
The
断熱容器12及び駆動モーター19は支持架台20の上面部21に固定されており、この上面部21は昇降装置22、例えばエアシリンダやサーボモーターにより上昇又は下降できるようになっている。
The
固定部2の上面図を図3に示す。なお、永久磁石の極性の表示については、図2の場合と同様である。
A top view of the fixing
第二種超電導体11は短尺の円柱形状のバルク体であり、スピンヘッド1に設置されたリング状の永久磁石5と対向するように断熱容器12内に同心円状に複数設置される。それら複数の第二種超電導体11がなす同心円の内外径の大きさは、対向するリング状の永久磁石5の内外径よりも大きくすることが、スピンヘッド1を安定的に浮上させる点から好ましい。
The
この第二種超電導体11の材料は、イットリウム系(Y-Ba-Cu-O)、ガドリニウム系(Ga-Ba-Cu-O)、ネオジム系(Nd-Ba-Cu-O)またはユーロピウム系(Eu-Ba-Cu-O)の酸化物
からなるものであることが望ましい。
The material of the
なお、第二種超電導体11の形状及び配置は、リング状の永久磁石5に対向するものであれば、図3に示す構成に限定されるものではない。
The shape and arrangement of the
回転駆動部13は、断熱容器12の内側に位置するように設置され、回転力伝達体18はスピンヘッド1の回転力受動体6と対向するように金属板17上に配置される。
The
この回転力伝達体18は、回転力受動体6と同じく周方向に極性が交互に変わるように配置された永久磁石から構成されるが、回転力受動体6と同一仕様とすることが後述する磁気的吸引力を高め、製造コストを合理化する上から好ましい。
This rotational
このように、第二種超電導体11、断熱容器12及び回転駆動部13は、簡易的な構造を有するとともに一体的に構成されている。
As described above, the
以上のように構成されたスピンコーターの動作について説明する前に、スピンヘッドが浮上及び回転する原理について説明する。 Before describing the operation of the spin coater configured as described above, the principle of the spin head flying and rotating will be described.
最初にスピンヘッドが操作部より浮上する原理について、図4に基づき詳細に説明する。図4は、スピンヘッドのリング状の永久磁石と固定部の第二種超電導体との関係を表した模式図である。 First, the principle that the spin head floats from the operation unit will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the ring-shaped permanent magnet of the spin head and the second type superconductor of the fixed part.
まず図4(a)のように、水平方向に対称な形状を有する永久磁石30(スピンヘッド1のリング状の永久磁石5に相当)を、同じく水平方向に対称な第二種超電導体31(固定部2の第二種超電導体11に相当)から上方に所定の距離dだけ離して拘束手段32により保持する。なお、永久磁石30はN極が第二種超電導体31に対向するように磁化されている。
First, as shown in FIG. 4A, a
この状態においては、永久磁石30から発生する磁束33は、第二種超電導体31の内部を単に通過するだけである。
In this state, the
次に図4(b)のように、第二種超電導体31を液体窒素34に浸すなどして臨界温度以下まで冷却する。超電導状態になった第二種超電導体内31では、永久磁石30からの磁束33が量子化されて、内部に存在する常電導部分にあたかもピンで止めたかのように捕捉・保持されるというピンニング効果36が生じる。このとき、永久磁石30と第二種超電導体31からなる系のポテンシャルエネルギーは安定状態となる。
Next, as shown in FIG. 4B, the
このような状態から図4(c)のように永久磁石30の拘束手段32を解除すると、永久磁石30は第二種超電導体31に向かって重力により落下するため両者間の距離はdよりも小さくなるが、このことはピン止めされた位置36から磁束33がずれて系のポテンシャルエネルギーが不安定になることを意味する。そのため、ポテンシャルエネルギーを安定させる方向、つまり図4(b)の状態に戻るように永久磁石30には重力と反対の軸方向にピン止め力37が生じるため、第二種超電導体31から距離dの位置において永久磁石30が浮上することとなる。
If the restraining means 32 of the
この現象は、図4(d)のように永久磁石30が水平方向に移動した場合においても同様であり、系のポテンシャルエネルギーが安定する径方向にピン止め力38が生じる。
This phenomenon is the same even when the
なお、上記の所定の距離dは、永久磁石30と第二種超電導体36の形状及び永久磁石30の磁力の強さなどから一義的に定まるものである。
The predetermined distance d is uniquely determined from the shape of the
次に、第二種超電導体の上に浮上した永久磁石を回転する方法について、図5に基づいて詳細に説明する。図5は、スピンヘッドの永久磁石と、操作部の第二種超電導体及び永久磁石の位置関係を示した模式図であり、図1と同じ部分には同一の符号を付している。 Next, a method for rotating the permanent magnet levitated on the second type superconductor will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing the positional relationship between the permanent magnet of the spin head, the second type superconductor of the operation unit, and the permanent magnet. The same parts as those in FIG.
スピンヘッド1は、上記で説明した原理により、リング状の永久磁石5からの磁束40が第二種超電導体11内にピン止めされることにより固定部2の上方に浮上する。このとき、互いに対向する回転力受動体6と回転力伝達体18は、周方向に極性が交互に変わるように配置された永久磁石から構成されているため、回転力伝達体18が設置されている金属板17を適当に回転させて異なる極同士を対向させるようにすることにより、両者の間に磁気的な吸引力41を発生させることができる。その状態で駆動モーター19により回転駆動部13を回転させると、浮上しているスピンヘッド1を吸引力41を介して連動して回転させることができる。ここで回転力受動体6及び回転力伝達体18は、周方向に極性が交互に変わるように配置された永久磁石から構成されているため、単一の極性同士とした場合に比べて、永久磁石の磁気的吸引力を回転に関して効果的に利用することがで
きる。
The
このとき、第二種超電導体11に捕捉されているリング状の永久磁石5からの磁束40も周方向へ動くことになるが、これらのリング状の永久磁石5と第二種超電導体11は水平方向に対称な形状であるため、系のポテンシャルエネルギーが変化することはなく、スピンヘッド1の回転に影響を与えることはない。
At this time, the
なお、なんらかの原因により、スピンヘッド1が軸方向又は径方向へずれた場合には、図4のようにピン止め力が発生してもとの位置に戻るため、安定的に回転状態を維持することができる。
If the
以上を参考にして、本発明に係るスピンコーターの動作を、図6に基づいて以下に詳細に説明する。図6はスピンコーターの動作の流れを示す断面図であり、図1と同じ部分には同一の符号を付している。 With reference to the above, the operation of the spin coater according to the present invention will be described below in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the flow of operation of the spin coater, and the same parts as those in FIG.
最初に待機状態として、スピンヘッド1を保持台7上に保持し、固定部2をスピンヘッド1から所定の距離だけ離れた下方に配置する。ここで「所定の距離」とは、図4における「距離d」に相当するものである。そして、断熱容器12内の第二種超電導体11を冷凍機16により臨界温度以下まで冷却する。
First, in a standby state, the
次に、飛散防止カップ8を上方に移動して、水平方向からロボットアーム46のフォーク部47上に載置された基板45をスピンヘッド1の上方へ移動させる(図6(a)参照。)。
Next, the
スピンヘッド1の上方の所定の位置にくるまで基板45を移動した後、ロボットアーム46を下降させて、スピンヘッド1上に立設された突起部である保持ピン48に基板45を受け渡す(図6(b)参照。)。この保持ピン48は、先端部に円錐状のシリコンゴムが取り付けられており、スピンヘッド1上の基板をシリコンゴムの斜面で外周から挟む込むようにして保持するものである。
前記保持ピン48は、シリコンウエハなどの円板薄板状の基板45の周縁を、点接触で保持して高速回転させながら表面処理するのに有効なものである。しかし、点接触でなくても被処理物の周縁などを一時的に保持できるものであれば、例えば、皿のようなものの円錐面の一部を使用した保持部、あるいは被処理物の底面の凹部や凸部に係合して保持できる手段を採用することも可能である。
After the
The holding pins 48 are effective for surface treatment while rotating the peripheral edge of a thin disk-
基板45を受け渡した後、ロボットアーム46を水平方向に引き抜いて、飛散防止カップ8を元の位置まで下降させる(図6(c)参照。)。
After delivering the
以上のようにして基板45がスピンヘッド1上に載置された後に、昇降装置22を用いて支持架台20の上面部21を上昇させることにより、スピンヘッド1を保持台7から所定の距離だけ離れた高さまで浮上させてから、駆動モーター19により回転駆動部13を介してスピンヘッド1とともに基板23を高速回転させる。そして、回転する基板23の表面に上方の吐出ノズル10からコーティング液9を滴下すると、コーティング液9は遠心力により基板23の表面に拡がり薄膜を形成する。薄膜を形成しなかった余分のコーティング液9は、飛散防止カップ8に衝突することにより捕集され下部から回収される(図6(d)参照)。
After the
基板45表面に薄膜が形成された後は、駆動モーター19を停止させることによりスピンヘッド1の回転を停止させる。そして、昇降装置22を操作して支持架台20の上面21を降下させることにより、スピンヘッド1を保持台7上に保持する。最後に、基板45は上記と逆の手順でロボットアーム46によりスピンヘッド1上から取り上げられて次の処理工程へ移送される。
After the thin film is formed on the surface of the
このように、密閉容器内のスピンヘッド1には駆動部分がないため保守又は修理を行う必要はほとんどない。また、駆動部分を有する密閉容器外の固定部2は、簡易な構造で一体的に構成されるため小型化できるとともに、保守及び修理交換が容易である。
As described above, since the
また、第二種超電導体11を超伝導状態にしたら回転装置の休止中もそれを維持することが合理的で操作上無駄がない。
In addition, if the
本発明に係るスピンコーターの第2の実施形態を図7に示す。図7は、第2の実施形態に係るスピンコーターの断面図である。 FIG. 7 shows a second embodiment of the spin coater according to the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of a spin coater according to the second embodiment.
本実施形態は、第1の実施形態における非接触式回転動力伝達体である回転力伝達体18を、周方向に配列された複数の電磁石23により構成したものである。
In the present embodiment, the rotational
これらの電磁石23による磁力の向きが周方向に順に異なるように電流を制御することにより、回転力受動体6と電磁石23の間にDCブラシレス同期モーターを構成することができる。
A DC brushless synchronous motor can be formed between the rotational force
従って、駆動モータ19などの機械的な回転機構が不要となるため、操作部2を更に小型化できるとともに、保守及び修理交換も容易化することができる。
Accordingly, since a mechanical rotation mechanism such as the
本発明に係る回転装置の第3の実施形態を図8に示す。図8は、第3の実施形態に係るスピンコーターの断面図である。 A third embodiment of the rotating device according to the present invention is shown in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of a spin coater according to the third embodiment.
本実施形態は、第2の実施形態における非接触式回転力受動手段である回転力受動体6を、円盤状の導電性金属板24により構成したものである。
In the present embodiment, the rotational force
本実施形態においては、第2の実施形態の場合と同様に電磁石23による磁力の向きが周方向に順に異なるように電流を制御することにより、電磁石23の磁界により導電性金属板24に渦電流を誘導してスピンヘッド1に回転力を生じさせることができる。
In the present embodiment, as in the case of the second embodiment, the eddy current is applied to the
従って、本実施形態によりスピンヘッド1の構造を更に簡易なものとすることができる。
Therefore, the structure of the
なお、上記の第1〜第3の実施形態は、前述したように基板上に薄膜を形成するスピンコーターを例としたものであるが、基板表面の洗浄又は乾燥に係る他の種類の基板処理回転装置にも適用できることはいうまでもない。 The first to third embodiments described above are examples of the spin coater that forms a thin film on the substrate as described above, but other types of substrate processing related to cleaning or drying of the substrate surface. Needless to say, the present invention can also be applied to a rotating device.
例えば、図1に示す第1の実施形態においては、洗浄装置とする場合にはコーティング液9の代わりに洗浄水を用いればよく、乾燥装置とする場合には吐出ノズル10を取り除いた構成とすればよい。
For example, in the first embodiment shown in FIG. 1, cleaning water may be used instead of the coating liquid 9 when the cleaning device is used, and the
本発明に係る非接触式被処理物回転処理装置は、シリコンウエハなどの半導体基板の処理工程において、高速回転で薄板状の被処理物の処理に適しているが、その処理はスピンコートに限らず、洗浄や乾燥工程に使用することができる。
例えば、被処理物として理化学や医学方面の研究の分野、更にバイオテクノロジーの分野などにおいて、被処理物に対して高速回転に伴なって発生する遠心力で処理するような用途に使用する機器に利用することができる。
本発明に係る装置は、被処理物を高速で回転させることを前提とするものであるから、特に高速回転におけるバランス性を考慮して被処理物を保持する手段を持つ装置として設計する必要がある。この保持する手段は、ピンのように点接触するもの、あるいは円錐面の一部を利用したものなど、被処理物の形状や大きさや重量、発生する遠心力などを考慮して設計する。
また、被処理物が薄板状物に限らず、例えば、血液を入れた細いガラス容器のような他の形態のものでも遠心処理することが可能であり、その特徴を活かして理化学的、医学的あるいはバイオ学などの分野において効果的に利用することが可能である。
The non-contact type processing object rotation processing apparatus according to the present invention is suitable for processing a thin plate-shaped processing object at a high speed in a processing process of a semiconductor substrate such as a silicon wafer, but the processing is limited to spin coating. It can be used for washing and drying processes.
For example, in the field of physics and chemistry and medical research as a processed material, and in the field of biotechnology, etc., the equipment used for applications that process the processed material with centrifugal force generated by high-speed rotation Can be used.
Since the apparatus according to the present invention is based on the premise that the object to be processed is rotated at a high speed, it is necessary to design it as an apparatus having means for holding the object to be processed in consideration of the balance in high speed rotation. is there. The holding means is designed in consideration of the shape, size, weight, generated centrifugal force, etc. of the object to be processed, such as a pin-like one that uses point contact or a part of a conical surface.
In addition, the object to be processed is not limited to a thin plate-like object, and for example, other forms such as a thin glass container containing blood can be centrifuged. Alternatively, it can be used effectively in fields such as biology.
1 スピンヘッド 2 操作部 3 床壁
4 テーブル 5 リング状の永久磁石 6 回転力受動体
7 保持台 8 飛散防止カップ 9 コーティング液
10 吐出ノズル 11 第二種超電導体 12 断熱容器
13 回転駆動部 14 液体窒素 15 伝熱板
16 冷却器 17 金属板 18 回転力伝達体
19 駆動モータ 20 支持架台 21 上面部
22 昇降装置 23 電磁石 24 導電性金属板
30 永久磁石 31 第二種超電導体 32 拘束手段
33 磁束 34 液体窒素 35 断熱容器
36 ピン止め部分 37 軸方向のピン止め力
38 径方向のピン止め力 40 磁気的吸引力
41 リング状の永久磁石の磁束 45 基板
46 ロボットアーム 47 フォーク部 48 保持ピン
50 スピンヘッド 51 駆動モータ 52 回転軸
53 ウェーハー 54 コーティング液 55 吐出ノズル
56 飛散防止カップ 57 シール材
DESCRIPTION OF
38 Pinning force in
Claims (5)
前記回転ヘッド部は、非接触式回転力受動手段と、前記非接触式回転力受動手段を同心円状に外囲するリング状の永久磁石とを備え、
前記固定部は、前記リング状の永久磁石に対向するように同心円状に配設された第二種超電導体からなるピン止め体と、前記ピン止め体を冷却する冷却手段とを備え、
前記冷却手段で前記ピン止め体を臨界温度以下に冷却して前記リング状の永久磁石との間に磁気的ピン止め力を発生させて前記回転ヘッド部を所定の位置に磁気浮上させ、前記非接触式回転動力伝達体によって発生した回転力により前記回転ヘッド部側に対応して回転力を追従発生させて前記回転ヘッド部を回転させるように構成してなる非接触式被処理物回転処理装置。 A rotary head unit that rotates by placing an object to be processed in a sealed container, a non-contact rotational power transmission body that is disposed below the sealed container and faces the rotary head unit, and the non-contact rotational power A non-contact type substrate rotation processing apparatus comprising a fixed portion that concentrically surrounds a transmission body,
The rotating head unit includes a non-contact type rotational force passive means and a ring-shaped permanent magnet that concentrically surrounds the non-contact type rotational force passive means,
The fixing portion includes a pinning body made of a second-type superconductor concentrically disposed so as to face the ring-shaped permanent magnet, and a cooling means for cooling the pinning body,
The pinning body is cooled to a critical temperature or lower by the cooling means to generate a magnetic pinning force between the ring-shaped permanent magnet and magnetically levitating the rotary head portion to a predetermined position. A non-contact-type workpiece rotation processing apparatus configured to rotate the rotating head portion by generating a rotating force corresponding to the rotating head portion side by the rotating force generated by the contact-type rotating power transmission body. .
A step of inserting an arm carrying the object to be processed from above in a lateral direction above the rotary head unit held on a holding table; and a step of lowering the arm to the holding pin on the rotary head. A step of transferring the workpiece, a step of pulling out the arm from the upper side of the rotary head portion in the horizontal direction after the delivery of the object to be processed, and the pinning body is lifted by the lifting means to float the rotary head portion A step of rotating the rotary head portion by following the non-contact rotational power transmission body, and a step of following the rotation of the rotary head portion by the non-contact rotational power transmission body to stop the rotation. The method according to claim 1, further comprising: a step of lowering the pinned body by an elevating means and holding the rotary head portion on the holding table. Non-contact processing object rotation processing apparatus mounting.
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