JP2007227823A - 基板保持回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大幅なコスト増加を招くことなく、複数の保持ローラの同期回転を保証することができ、これにより、基板のダメージおよび保持ローラの摩耗を低減できる基板保持回転装置を提供する。
【解決手段】第１基板保持回転装置１は、基板Ｗを保持して回転させるための４本の保持ローラ６〜８を備えている。４本の保持ローラ６〜８は、基板Ｗの周端面に沿って互いに所定間隔をあけて配置されている。保持ローラ６は、ベルト３３を介して保持ローラ駆動モータ３２からの駆動力が与えられるただ１つの駆動ローラである。４本の保持ローラ６〜８が基板Ｗを保持した状態で、保持ローラ駆動モータ３２が保持ローラ６を回転させることにより、基板Ｗが回転する。残り３本の保持ローラ７，８は、基板Ｗの回転に伴って、保持ローラ６と同期して従動回転する。また、保持ローラ６〜８は、いずれも、弾性材料であるゴムで形成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、基板を保持して回転させる基板保持回転装置に関する。保持の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

半導体装置の製造工程では、半導体基板（以下単に「基板」という。）の表面が必要に応じて洗浄される。基板を洗浄するための基板処理装置は、たとえば、基板を水平に保持して回転させる基板保持回転装置と、基板に接触して、基板の表面をスクラブ洗浄するスポンジ状の基板洗浄ブラシとを備えている。ほぼ円形の基板の上下面を同時にスクラブ洗浄する基板処理装置では、基板保持回転装置は、たとえば、基板の周端面に接触して回転する複数の基板保持ローラを備えている。これら複数の基板保持ローラを基板の周端面に沿って配置し、基板保持ローラの周面によって基板を挟持することにより、基板を保持することができる。そして、複数の基板保持ローラを一方向に回転させることにより、基板の上下面を覆い隠すことなく、基板を回転させることができる。また、回転状態の基板の上下面にそれぞれ第１および第２基板洗浄ブラシを接触させることによって、基板の上下面を同時にスクラブ洗浄することができる。
特開平１０−２８９８８９号公報

前記の基板保持回転装置のように、複数の基板保持ローラを回転させて基板に回転力を伝達する構成では、全ての基板保持ローラの回転を正確に同期させないと、基板に対して滑りを生じる基板保持ローラが発生してしまう。基板保持ローラが基板に対して滑ると、基板および基板保持ローラが互いに擦れ合うので基板にダメージが生じたり、基板保持ローラの摩耗量が増大したりする。

この問題を解決するには、複数の基板保持ローラを回転させる駆動系の伝達精度を向上させなければならないが、製造コストの大幅な増加は避けられない。
この発明の目的は、大幅なコスト増加を招くことなく、複数の保持ローラの同期回転を保証することができ、これにより、基板のダメージおよび保持ローラの摩耗を低減できる基板保持回転装置を提供することである。

上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持して回転させる基板保持回転装置であって、ローラ回転駆動機構（３２，３３）と、このローラ回転駆動機構によって回転駆動されるとともに少なくとも基板接触部を弾性材料で構成したただ１つの駆動ローラ（６）、および基板の回転に伴って回転する少なくとも２つの従動ローラ（７，８）を含み、ほぼ円形の基板の周端面に当接して基板を挟持する複数の保持ローラ（６，７，８）とを備えている、基板保持回転装置（１）である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、１つの駆動ローラおよび２つの従動ローラを含む複数の保持ローラによってほぼ円形の基板の周端面を挟持して基板を保持することができる。さらに、基板が保持された状態で、ローラ回転駆動機構によって駆動ローラを回転させ、駆動ローラの回転力を基板に伝達することにより、基板を回転させることができる。

また、基板を回転させる駆動ローラを１つだけ設け、他の保持ローラは、基板の回転に伴って回転する従動ローラとしているので、伝達精度の高い高価な駆動系を設けなくとも、全ての保持ローラの同期回転が保証され、いずれかの保持ローラが基板に対して滑ることを抑制または防止できる。また、駆動ローラの基板接触部が弾性材料で構成されているので、この駆動ローラは基板に対してほとんど滑りを生じることなく、その回転力を効率的に基板に伝達することができ、１つの駆動ローラで基板を回転させることができる。こうして、保持ローラと基板との摺接に起因する基板のダメージを抑制し、かつ、保持ローラの摩耗量を抑制しつつ、基板を保持して回転させることができる。

さらに、駆動ローラの基板接触部が、弾性材料で構成されているので、駆動ローラと基板とが接触する際や、駆動ローラによって基板を回転させる際に、駆動ローラから基板に加わる衝撃を低減することができる。これにより、基板が破損したりすることを抑制できる。
請求項２記載の発明は、基板を保持する保持位置と、基板の保持を解放する解放位置との間で、前記複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを移動させるローラ移動機構（１６〜１８）をさらに備えている、請求項１記載の基板保持回転装置である。

この構成によれば、ローラ移動機構によって、複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを移動させることにより、基板を保持したり、解放したりすることができる。また、基板の保持に際して、保持ローラを所定位置に移動させることにより、基板を定位置で保持することができる。
請求項３記載の発明は、前記複数の保持ローラが基板を保持した状態において、前記複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを基板の周端面に弾発的に押し付ける付勢手段（４１）をさらに備えている、請求項１または２記載の基板保持回転装置である。

この構成によれば、付勢手段によって複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを基板の周端面に弾発的に押し付けることにより、全ての保持ローラを基板の周端面に当接させることができる。これにより、付勢手段の付勢力が基板を介して個々の保持ローラに均等に分散されるので、基板の周端面に対する保持ローラの押付圧が個々の保持ローラでほぼ一定となる。したがって、一部の保持ローラや、これに当接する基板の周端面に計算値以上の力がかかることを抑制でき、基板や保持ローラの破損を抑制することができる。

また、基板の周端面に弾発的に押し付けられる保持ローラは、基板の周端面に追従するので、保持ローラの加工精度および配置精度を過度に高めることなく、基板を定位置で確実に保持することができる。すなわち、当該保持ローラは、基板の周端面に追従して、保持ローラの加工誤差および配置誤差ならびに基板周端面形状の誤差（円形に対する誤差）を吸収するように動作する。

請求項４記載の発明は、前記複数の保持ローラのうちの少なくとも２つは、前記基板の周端面に当接して基板を定位置に位置決めする位置決めローラ（６，７：８，８）である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板保持回転装置である。
この構成によれば、少なくとも２つの位置決めローラを基板の周端面に当接させることにより、基板が定位置に位置決めされるので、複数の保持ローラによる基板の保持を安定させることができる。

請求項５記載の発明は、前記複数の保持ローラのうち、互いに隣り合う少なくとも一対の保持ローラを一体的に保持するローラ保持部材（５６）をさらに備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板保持回転装置である。この場合、請求項６記載のように、前記ローラ保持部材に保持された一対の保持ローラの一方を、前記駆動ローラとしてもよい。

この構成によれば、ローラ保持部材によって、互いに隣り合う少なくとも一対の保持ローラを一体的に保持することにより、当該保持ローラ相互間の相対位置関係を固定することができる。これにより、複数の保持ローラによる基板の保持を安定させることができる。
請求項７記載の発明は、前記ローラ移動機構は、前記ローラ保持部材を移動させることにより、前記一対の保持ローラを移動させるものである、請求項２に係る請求項５または６記載の基板保持回転装置である。

この構成によれば、ローラ移動機構が、ローラ保持部材を移動させることにより、一対の保持ローラを一体的に移動させることができるので、複数の保持ローラによる基板の保持を安定させることができる。また、一対の保持ローラをそれぞれ移動させる構成よりも、装置を単純化することができる。
請求項８記載の発明は、前記複数の保持ローラの少なくとも基板接触部がいずれも弾性材料で構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板保持回転装置である。

この構成によれば、個々の保持ローラから基板に加わる衝撃を低減することができる。これにより、基板が破損することをさらに抑制することができる。
また、周縁部にオリエンテーションフラットやノッチなどの切り欠きが形成されている基板であっても、保持ローラが基板の周端面に対して接触および離反することによって基板の周端面に加わる衝撃を効果的に低減することができる。これにより、基板を高速回転させることも可能となる。

基板を高速回転させることができると、たとえば回転中の基板の表面に処理液を供給して処理を行う場合、処理液が遠心力によって基板表面の全域に行き渡るので、安定した処理を基板に行うことができる。
請求項９記載の発明は、前記弾性材料がゴムである、請求項１〜８のいずれかに記載の基板保持回転装置である。

この構成によれば、弾性材料としてのゴムが、保持ローラと基板とが接触する際などに生じる衝撃を吸収し、基板に加わる衝撃を低減することができる。これにより、基板が破損することを抑制することができる。
また、ゴムは、摩擦係数の大きい材料であるため、駆動ローラからの回転力を効率的に基板に伝達することができる。これにより、１つの駆動ローラでも、十分な回転力を基板に伝達できるので、基板を安定、かつ、高速に回転させることができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図であり、その一部を断面で示している。また、図２は、前記基板処理装置の平面図である。
この基板処理装置は、半導体ウエハのようなほぼ円形の基板Ｗを１枚ずつ洗浄するための枚葉型の基板洗浄装置である。この基板処理装置は、基板Ｗを保持して回転させる第１基板保持回転装置１と、同じく基板Ｗを保持して回転させる第２基板保持回転装置２と、前記第１および第２基板保持回転装置１，２間で基板Ｗの受け渡しを行わせるための基板受け渡し機構３と、基板Ｗをスクラブ洗浄するための基板洗浄機構４と、前記第１または第２基板保持回転装置１，２に保持された基板Ｗに対して処理液（薬液または純水（脱イオン水）その他のリンス液）を供給するための処理液供給機構５とを備えている。薬液としては、たとえば、アンモニア水またはアンモニア過酸化水素水混合液を用いることができる。

第１基板保持回転装置１は、基板Ｗの周端面に当接する複数本（本実施形態では４本）の保持ローラ６〜８によって基板Ｗを挟持してほぼ水平姿勢に保持するとともに、保持ローラ６〜８を回転させることによって、基板Ｗを鉛直軸線まわりに回転させるものである。具体的には、第１基板保持回転装置１は、それぞれの保持ローラ６〜８を鉛直軸線まわりの自転が可能であるように支持する第１、第２および第３進退ハンド部１２〜１４と、前記第１、第２および第３進退ハンド部１２〜１４を互いに接近または離反する水平方向に進退させるための第１、第２および第３シリンダ１６〜１８とを備えている。第２および第３進退ハンド部１３，１４は、それぞれ第１進退ハンド部１２に対向する位置に配置されている。

第１進退ハンド部１２は、ハウジング２０と、このハウジング２０に収容された保持ローラ回転駆動機構と、ハウジング２０の底面に固定され、昇降台２２上に水平に取り付けられたレール２３上を摺動する摺動ブロック２７とを備えている。
第１進退ハンド部１２には、第１シリンダ１６の進退ロッド２８が固定されており、進退ロッド２８の駆動力が伝達されるようになっている。この第１シリンダ１６は、進退ロッド２８をレール２３と平行に進退させるように昇降台２２に取り付けられており、レール２３は、対向する第２および第３進退ハンド部１３，１４に向かう水平姿勢で昇降台２２に取り付けられている。したがって、第１シリンダ１６を駆動することにより、第２および第３進退ハンド部１３，１４に対して、第１進退ハンド部１２を接近させたり、離反させたりすることができる。

第１進退ハンド部１２は、２本の保持ローラ６，７を支持しており、保持ローラ６，７は、鉛直軸線に沿う２本の回転軸２９の下端にそれぞれ結合されている。これら２本の回転軸２９は、ハウジング２０に収容されたローラ保持部材５６に回転自在に且つ一体的に保持され、互いの相対位置関係が固定されている。また、保持ローラ６が結合された一方の回転軸２９は、保持ローラ６に回転力を与えるための保持ローラ駆動モータ３２とベルト３３を介して連結されている。図２に示すように、２本の保持ローラ６，７は、基板Ｗの周端面に沿うように互いに所定間隔をあけて並んで配置されており、保持ローラ６には、ベルト３３を介して保持ローラ駆動モータ３２の回転力が伝達されるようになっている。このように、保持ローラ駆動モータ３２およびベルト３３などにより、保持ローラ駆動機構が構成されており、保持ローラ６は基板Ｗに回転力を与えるただ１つの駆動ローラとなっている。

第２および第３進退ハンド部１３，１４は、それぞれ、１本の保持ローラ８と、この保持ローラ８が下端に結合された鉛直軸線に沿う回転軸３０と、この回転軸３０を回転自在に保持するアーム３４と、昇降台２２上に水平に取り付けられたレール２４上を摺動する摺動ブロック２７とを備えている。アーム３４は、鉛直方向に沿った主体部３５と、この主体部３５の上端から第１進退ハンド部１２に向かってほぼ水平に張り出した上側延長部と、主体部３５の下端から第１進退ハンド部１２から離反する水平方向に延びた下側延長部とを含み、側面視略Ｚ字状に成形された板状体である。回転軸３０は、アーム３４の前記上側延長部から垂下した状態で回転自在に保持されている。また、摺動ブロック２７は、アーム３４の前記下側延長部の下面に固定されている。

第２および第３進退ハンド部１３，１４には、それぞれ、第２および第３シリンダ１７，１８の進退ロッド２８が連結されており、進退ロッド２８の駆動力が伝達されるようになっている。具体的には、鉛直方向に延びるアーム３４の主体部３５には、他の部分よりも薄肉となった薄肉部３６が一部に設けられている。この薄肉部３６には、貫通孔３７が形成されており、この貫通孔３７を塞ぐようにプレート３８が薄肉部３６に取り付けられている。プレート３８には、進退ロッド２８が挿通される挿通孔（図示せず）が形成されており、この挿通孔は、貫通孔３７よりも小径とされている。進退ロッド２８は、前記挿通孔を挿通しており、その先端には、前記挿通孔よりも大径であり、かつ、貫通孔３７よりも小径であるストッパー部３９が固定されている。このストッパー部３９により、進退ロッド２８がプレート３８から抜けないようになっており、さらに、ストッパー部３９とプレート３８とが当接することにより、進退ロッド２８の引き込み方向の駆動力を、プレート３８を介してアーム３４に伝達することができるようになっている。すなわち、アーム３４から第２または第３シリンダ１７，１８へ向かう引き込み方向の進退ロッド２８の駆動力は、ストッパー部３９およびプレート３８を介してアーム３４に伝達される。

一方、第２および第３シリンダ１７，１８の各進退ロッド２８の途中部には、前記挿通孔よりも大径の（したがって進退ロッド２８よりも大径の）鍔状支持部４０が設けられている。この支持部４０とプレート３８との間には、進退ロッド２８に巻装されたコイルばね４１が配置されている。すなわち、コイルばね４１の一端はプレート３８の前記挿通孔周縁部に対向しており、その他端は支持部４０に対向している。したがって、第２または第３シリンダ１７，１８からアーム３４へ向かう進出方向の進退ロッド２８の駆動力は、支持部４０からコイルばね４１を介してプレート３８へと伝達され、さらにこのプレート３８に結合されたアーム３４に伝達される。

第２および第３シリンダ１７，１８は、それぞれ、進退ロッド２８をレール２４，２５と平行に進退させるように昇降台２２に取り付けられており、レール２４，２５は、対向する第１進退ハンド部１２に向かう水平姿勢で昇降台２２に取り付けられている。より具体的には、レール２４，２５は、それぞれ基板Ｗの回転中心に向かう方向に沿って配置されている。したがって、第２および第３シリンダ１７，１８をそれぞれ駆動することにより、第１進退ハンド部１２に対して、第２および第３進退ハンド部１３，１４を接近させたり、離反させたりすることができる。すなわち、第１、第２および第３シリンダ１６〜１８を駆動することにより、第１、第２および第３進退ハンド部１２〜１４を互いに接近させたり、互いに離反させたりすることができる。

各保持ローラ６〜８は、その全体が弾性材料であるゴムで形成されている。前記ゴムとしては、たとえば、摩擦係数が大きく、耐摩耗性の高い、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン プロピレン ジエンゴム）、フッ素系のゴム（カルレッツ（登録商標：デュポン社製）、フローリッツ（登録商標：日本バルカー工業株式会社製））等が挙げられる。保持ローラ６〜８に耐アルカリ性が要求される場合には、ＥＰＤＭを用いることが好ましい。また、保持ローラ６〜８に耐酸性が要求され、かつ、保持ローラ６〜８からの金属元素等の溶出を嫌う場合には、前記フッ素系のゴムを用いることが好ましい。

４本の保持ローラ６〜８の周面には、基板Ｗの周縁部を保持するための水平な基板保持溝４２がそれぞれ形成されている。４本の保持ローラ６〜８によって基板Ｗを保持するとき、基板Ｗの周縁部は、各保持ローラ６〜８の基板保持溝４２に入り込む。具体的には、第１、第２および第３シリンダ１６〜１８が、それぞれの進退ロッド２８を伸長することにより、第１、第２および第３進退ハンド部１２〜１４は互いに接近して、基板Ｗを保持する基板保持位置に移動させられる。これにより、基板Ｗの周縁部が、各保持ローラ６〜８の基板保持溝４２に入り込み、基板Ｗは、４本の保持ローラ６〜８によってほぼ水平な姿勢で保持される。

基板Ｗが保持された状態で、保持ローラ駆動モータ３２が保持ローラ６を回転させることにより、基板Ｗは、当該保持ローラ６に駆動されて鉛直軸線まわりに回転する。そして、残り３本の保持ローラ７，８は、この基板Ｗの回転にともなって従動回転する。すなわち、保持ローラ６が、基板Ｗを回転駆動するただ１つの駆動ローラとしての機能を有しており、残り３本の保持ローラ７，８は、基板Ｗの回転に伴って従動回転する従動ローラとしての機能を有している。

また、第１進退ハンド部１２は、第１シリンダ１６の進退ロッド２８に固定されている。したがって、第１進退ハンド１２に一体的に支持された２本の保持ローラ６，７は、進退ロッド２８が伸長されることによって、定位置まで進出する。これにより、２本の保持ローラ６，７は、定位置で基板Ｗの周端面に当接し、この基板Ｗを位置決めする位置決めローラとしての働きを有することになる。

一方、第２および第３進退ハンド部１３，１４は、それぞれコイルばね４１を介して進退ロッド２８に固定されている。したがって、第２および第３進退ハンド部１３，１４に支持された２本の保持ローラ８は、進退ロッド２８が伸長されることによって、基板Ｗの周端面に向かって付勢される。これにより、２本の保持ローラ８は、基板Ｗの周端面に対して、ほぼ一定の押し付け力で弾発的に押し付けられる。各保持ローラ８による基板Ｗの周端面への押付方向は、それぞれレール２４，２５の方向に沿い、図２に示すように、互いに異なる方向、この実施形態ではそれぞれ基板Ｗの中心に向かう方向にされている。さらに、２本の保持ローラ８は、基板Ｗの周端面に沿うように互いに所定間隔をあけて並んで配置されている。

第２基板保持回転装置２は、いわゆるスピンチャックとしての基本構成を有しており、ほぼ水平姿勢の円板状の回転ベース４３と、この回転ベース４３の上面に立設された複数本（本実施形態では６本）の基板保持ピン４４と、回転ベース４３を支持する回転軸４５とを備えている。
回転軸４５は、第１基板保持回転装置１による基板Ｗの回転軸と実質的に同軸となるように鉛直方向に沿って配置されており、当該回転軸４５に回転力を与える回転ベース回転駆動機構としてのチャックモータ４６が連結されている。各基板保持ピン４４は、回転ベース４３の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられ、６本の基板保持ピン４４が、基板Ｗの周端面に当接した挟持状態と、基板Ｗの周端面から退避させた解放状態とをとり得るようになっている。これらの６本の基板保持ピン４４は、基板保持ピン駆動機構４７によって同期して駆動されるようになっている。したがって、基板保持ピン４４によって基板Ｗをほぼ水平姿勢で挟持した状態でチャックモータ４６を駆動することにより、基板Ｗを鉛直軸線まわりに回転させることができる。

基板受け渡し機構３は、昇降台２２と、昇降台２２を上下動させる上下動駆動機構４８とで構成されている。この上下動駆動機構４８が昇降台２２を上下動させることにより、昇降台２２上に保持された第１、第２および第３進退ハンド部１２〜１４を同時に上下動させることができる。これにより、第１基板保持回転装置１に保持された基板Ｗを第２基板保持回転装置２に渡すことができ、また、第２基板保持回転装置２に保持された基板Ｗを第１基板保持回転装置１に渡すこともできる。

前記基板保持ピン駆動機構４７は、回転ベース４３に組み込まれたリンク機構を駆動することにより基板保持ピン４４を挟持位置と解放位置との間で駆動するものであってもよい。また、第２基板保持回転装置２は、いわゆるマグネットチャック機構であってもよい。この場合、基板保持ピン駆動機構４７は、各基板保持ピン４４とともに一体的に回動（各保持ピン４４を通る鉛直軸線周りに回動）する第１永久磁石片と、回転ベース４３の周囲において前記第１永久磁石片に所定高さ位置で対向するように昇降台２２に保持された環状の第２永久磁石片とを備えていてもよい。この構成により、昇降台２２の昇降に伴って第１および第２永久磁石片を互いに対向する状態と対向しない状態とで切り換えることができ、基板Ｗの保持／解放を行える。したがって、昇降台２２を上下動させるための上下動駆動機構４８は、基板保持ピン駆動機構４７に兼用されることになる。

基板洗浄機構４は、本実施形態では、基板Ｗの上面および周端面をスクラブすることができるスポンジ状の洗浄ブラシ５１と、この洗浄ブラシ５１を下方に向けた状態で、先端に保持した揺動アーム５２と、この揺動アーム５２を基板Ｗの回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに揺動させる揺動駆動機構４９と、この揺動アーム５２を上下動させる昇降駆動機構５０とを備えている。

この構成により、基板Ｗを第１基板保持回転装置１によって保持させて回転させている状態で、洗浄ブラシ５１を基板Ｗの回転中心とその周端面との間で移動させれば、基板Ｗの上面および周端面の全域をスクラブ洗浄することができる。また、基板Ｗの周端面のみの洗浄が望まれる場合には、洗浄ブラシ５１を基板Ｗの周端面に当接させておくことで、当該周端面のスクラブ洗浄を行うことができる。

一方、基板Ｗを第２基板保持回転装置２によって保持させて回転させている状態では、洗浄ブラシ５１を基板Ｗの回転中心から基板Ｗの周縁部側の基板保持ピン４４との干渉の生じない位置まで移動させることによって、基板Ｗの上面の大部分をスクラブ洗浄することができる。
処理液供給機構５は、第１または第２基板保持回転装置１，２に保持された基板Ｗに向けて処理液を吐出する処理液ノズル５３と、この処理液ノズル５３へと処理液供給源からの処理液を導く処理液供給管５４と、この処理液供給管５４に介装され、処理液の供給と停止とを切り換える処理液バルブ５５とを含む。

図３は、前記基板処理装置の制御に関する構成を示すブロック図である。この基板処理装置は、制御装置９０を備えている。この制御装置９０は、第１基板保持回転装置１の保持ローラ駆動モータ３２および第１、第２および第３シリンダ１６〜１８の動作を制御する。また、制御装置９０は、第２基板保持回転装置２のチャックモータ４６の動作を制御する。さらに、制御装置９０は、基板洗浄機構４の揺動駆動機構４９および昇降駆動機構５０の動作を制御する。また、制御装置９０は、基板受け渡し機構３の上下動駆動機構４８の動作を制御する。

図４は、基板Ｗを洗浄するための処理シーケンスの一例を説明するための図解図である。未処理の基板Ｗは、図４（ａ）に示すように、基板搬送ロボット（図示せず）によって、第２基板保持回転装置２に渡される。このとき、制御装置９０は、上下動駆動機構４８を制御して、第１および第２基板保持回転装置１，２による基板Ｗの保持位置が等しくなる位置に昇降台２２を配置させる。また、それと同時に、制御装置９０は、基板保持ピン４４が基板Ｗの周端面から退避された解放状態となるように基板保持ピン駆動機構４７を制御する。さらに、制御装置９０は、チャックモータ４６を制御して、回転ベース４３の回転位置を基板保持ピン４４と保持ローラ６〜８とが干渉しない位置（平面視において重なり合わない位置）に配置させる。また、第１基板保持回転装置１は、制御装置９０による第１、第２および第３シリンダ１６〜１８の制御により、第１、第２および第３進退ハンド部１２〜１４が基板Ｗの外方に退避された状態にされている。

次に、制御装置９０は、図４（ｂ）に示すように、第１シリンダ１６を制御して、第１進退ハンド部１２を第２および第３進退ハンド部１３，１４に対して接近する方向に進出させ、第１進退ハンド部１２に支持された２本の保持ローラ６，７を基板Ｗの周端面に当接させる。これにより、基板Ｗは、当該２本の保持ローラ６，７によって、回転ベース４３上で定位置に位置決めされる。また、保持ローラ６，７は、ゴムで形成されているので、保持ローラ６，７が基板Ｗの周端面に当接する際に基板Ｗに加わる衝撃が低減されている。

次に、制御装置９０は、図４（ｃ）に示すように、第２および第３シリンダ１７，１８を制御して、第２および第３進退ハンド部１３，１４を第１進退ハンド部１２に対して接近する方向に進出させ、第２および第３進退ハンド部１３，１４に支持された残り２本の保持ローラ８を基板Ｗの周端面に当接させる。これにより、第１基板保持回転装置１の４本の保持ローラ６〜８によって基板Ｗが挟持され、第２基板保持回転装置２から第１基板保持回転装置１への基板Ｗの受け渡しが達成される。２本の保持ローラ８が基板Ｗの周端面に当接する際に基板Ｗに加わる衝撃は、前記と同様に、低減されている。すなわち、個々の保持ローラ６〜８をゴムによって形成することにより、基板Ｗを挟持する際に保持ローラ６〜８から基板Ｗに加わる衝撃を低減することができる。

第２および第３進退ハンド部１３，１４に支持された２本の保持ローラ８は、基板Ｗの周端面に向けて付勢され、それぞれ独立して基板Ｗの周端面に弾発的に押し付けられている。これにより、４本全ての保持ローラ６〜８が、基板Ｗの周端面に当接される。その結果、基板Ｗの周端面に対する保持ローラ６〜８の押付圧が個々の保持ローラ６〜８間でほぼ等しくなり、基板Ｗおよび保持ローラ６〜８の損傷が抑制される。

さらに、２つの保持ローラ８は、コイルばね４１を介して基板Ｗの周端面にそれぞれ押し付けられているので、コイルばね４１の伸縮より基板Ｗの周端面に追従することができる。これにより、保持ローラ６〜８の高い加工精度や位置精度を必要とせずに、基板Ｗを確実に定位置で保持することができる。
続いて、制御装置９０は、図４（ｄ）に示すように、上下動駆動機構４８を制御して、昇降台２２を上方へ移動させる。これにより、第２基板保持回転装置２から基板Ｗが離れた状態となる。さらに、制御装置９０は、保持ローラ駆動モータ３２を駆動させ、第１進退ハンド部１２に支持された保持ローラ６を回転させる。これにより、基板Ｗは、鉛直軸線まわりに回転する。このときの回転速度は、たとえば、１００ｒｐｍ程度である。残り３本の保持ローラ７，８は、この基板Ｗの回転に従動して回転する。すなわち、４本全ての保持ローラ６〜８が、同期して回転する。これにより、４本の保持ローラ６〜８のうちのいずれかが基板Ｗに対して滑ることを抑制または防止できる。

また、駆動ローラである保持ローラ６は、摩擦係数の高いゴムで形成されているので、基板Ｗに対して滑りを生じることなく、その回転力を効率的に基板Ｗに伝達することができ、他の駆動ローラを要することなく基板Ｗを回転させることができる。こうして、基板Ｗと保持ローラ６〜８との摺接に起因する基板Ｗのダメージを抑制し、かつ、保持ローラ６〜８の摩耗量を抑制しつつ、基板Ｗを保持して回転させることができる。

さらに、保持ローラ６〜８は、いずれもゴムで形成されているので、基板Ｗの回転中に、個々の保持ローラ６〜８が基板Ｗの周端面に対して接触および離反することにより基板Ｗの周端面に加わる衝撃を低減することができる。これにより、基板Ｗのダメージをさらに抑制することができるとともに、基板Ｗを高速で回転させることが可能となる。
次に、制御装置９０は、基板Ｗが回転した状態で、揺動駆動機構４９および昇降駆動機構５０を制御し、洗浄ブラシ５１を基板Ｗの周端面に導く。具体的には、洗浄ブラシ５１は、保持ローラ６〜８を回避した位置（平面視において重なり合わない位置）において、基板Ｗの周端面に押し付けられる。

基板Ｗの周端面の洗浄の際には、処理液供給機構５の処理液ノズル５３から基板Ｗの上面に処理液を供給してもよい。このとき、基板Ｗは高速に回転されているので、基板Ｗの上面に供給された処理液は、遠心力によって基板Ｗの上面全域に行き渡り、基板Ｗの上面が均一に処理される。
次に、制御装置９０は、洗浄ブラシ５１を第１および第２基板保持回転装置１，２の側方に退避させた後、昇降台２２が下方に移動するように制御する。これにより、第１および第２基板保持回転装置１，２の基板保持高さが等しくなる。

その後、制御装置９０は、図４（ｅ）に示すように、第１、第２および第３シリンダ１６〜１８を制御して、第１、第２および第３進退ハンド部１２〜１４を互いに離反する方向に退避させる。これにより、４本の保持ローラ６〜８による基板Ｗの挟持が解かれ、基板Ｗは、第１基板保持回転装置１から第２基板保持回転装置２に受け渡される。
そして、制御装置９０は、図４（ｆ）に示すように、昇降台２２を上方へ移動させ、基板保持ピン４４に基板Ｗを挟持させる。この状態から、制御装置９０は、チャックモータ４６を駆動して、回転ベース４３とともに基板Ｗを回転させる。このときの回転速度（処理時回転速度）は、たとえば１０００ｒｐｍ程度である。制御装置９０は、さらに、処理液供給機構５の処理液バルブ５５を開き、回転状態の基板Ｗの上面に処理液ノズル５３から処理液を供給させる。

一方、制御装置９０は、揺動駆動機構４９および昇降駆動機構５０を制御することにより、洗浄ブラシ５１を基板Ｗの上面に押し付けるとともに、この洗浄ブラシ５１を基板Ｗの回転中心付近から基板Ｗの周縁部において基板保持ピン４４と干渉しない位置までの範囲で移動させる。これにより、洗浄ブラシ５１による基板Ｗの中央領域のスクラブ洗浄が行われる。

その後、制御装置９０は、揺動駆動機構４９および昇降駆動機構５０を制御して、洗浄ブラシ５１を第２基板保持回転装置２の側方に退避させ、さらに、処理液バルブ５５を閉じて処理液ノズル５３からの処理液の供給を停止する。この状態で、制御装置９０は、さらに、チャックモータ４６を制御することにより、前記処理時回転速度よりも高速な乾燥時回転速度（たとえば３０００ｒｐｍ程度）まで基板Ｗの回転速度を加速する。これにより、基板Ｗの表面の処理液は、遠心力によって外方へと振り切られ、基板Ｗの乾燥が達成される。

その後、制御装置９０は、チャックモータ４６を停止させて、基板Ｗの回転を停止させる。このとき、制御装置９０は、回転ベース４３を、基板保持ピン４４と保持ローラ６〜８とが干渉しない回転位置（平面視において重なり合わない位置）で停止させる。さらに、制御装置９０は、上下動駆動機構４８を制御して、昇降台２２を下方に移動させ、基板保持ピン４４による基板Ｗの保持を解除して基板処理装置を図４（ａ）の状態に戻す。この状態で、基板搬送ロボットによって、第２基板保持回転装置２上の処理済の基板Ｗが排出される。

以上のようにこの実施形態によれば、基板Ｗを保持する複数の保持ローラ６〜８のうちただ１つを基板回転駆動用の駆動ローラ（保持ローラ６）とし、その他を基板Ｗの回転に伴って従動回転する従動ローラ（保持ローラ７，８）とすることにより、保持ローラ駆動機構の伝達精度を過度に高めることなく、４本全ての保持ローラ６〜８の回転を同期させることができる。これにより、基板処理装置の大幅なコスト増加を招くことなく、基板Ｗのダメージおよび保持ローラ６〜８の摩耗を低減することができる。また、保持ローラ６〜８を弾性材料であるゴムで形成することにより、基板Ｗのダメージをさらに低減することができる。

図５は、この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の平面図である。この図５において、前述の図１および図２等に示された各部と同等の構成部分については、図１および図２等と同一の参照符号を付して示す。
本実施形態では、図１および図２における第１進退ハンド部１２に代わって、１本の保持ローラ６を鉛直軸線まわりの自転が可能であるように支持する第４進退ハンド部１５が備えられている。また、第２および第３進退ハンド部１３，１４は、第２および第３シリンダ１７，１８の進退ロッド２８とそれぞれ固定されており、進退ロッド２８の駆動力が直接伝達されるようになっている。基板Ｗは、第２、第３および第４進退ハンド部１３〜１５に支持された３本の保持ローラ６，８によって保持される。また、基板Ｗの保持に際して、第２および第３進退ハンド部１３，１４にそれぞれ支持された２本の保持ローラ８が、基板Ｗの周端面に当接して定位置に位置決めする位置決めローラとしての機能を有している。

第４進退ハンド部１５は、第２および第３進退ハンド部１３，１４に対向する位置に配置されており、１本の保持ローラ６と、保持ローラ６が下端に結合された鉛直軸線に沿う回転軸３１と、回転軸３１を回転自在に保持するハウジング２１と、このハウジング２１に収容された前記保持ローラ回転駆動機構と、ハウジング２１の底面に固定され、昇降台２２上に水平に取り付けられたレール２３上を摺動する摺動ブロック２７とを備えている。回転軸３１は、ベルト３３を介して保持ローラ駆動モータ３２と連結されており、回転軸３１およびベルト３３を介して保持ローラ駆動モータ３２の駆動力が保持ローラ６に伝達されるようになっている。

また、第４進退ハンド部１５は、第１シリンダ１６の進退ロッド２８に巻装されたコイルばね４１を介して、当該進退ロッド２８と連結されており、コイルばね４１を介して進退ロッド２８の駆動力が伝達されるようになっている。したがって、第４進退ハンド部１５に支持された保持ローラ６は、基板Ｗの周端面に向かって付勢され、基板Ｗの周端面に弾発的に押し付けられる。

第１、第２および第３シリンダ１６〜１８が、それぞれ進退ロッド２８を伸長することにより、第２、第３および第４進退ハンド部１３〜１５が互いに接近して、基板Ｗを保持する基板保持位置に移動させられる。これにより、基板Ｗの周端面が３本の保持ローラ６，８に挟持され、基板Ｗはほぼ水平な姿勢で保持される。この状態で、保持ローラ駆動モータ３２がただ１つの駆動ローラである保持ローラ６を回転させることにより、基板Ｗが鉛直軸線まわりに回転し、その回転に伴って２本の保持ローラ８が従動回転する。すなわち、３本の保持ローラ６，８が同期して回転する。これにより、３本の保持ローラ６，８のうちのいずれかが基板Ｗに対して滑ることを抑制または防止できる。したがって、基板Ｗのダメージおよび保持ローラ６，８の摩耗量を抑制することができる。

また、基板Ｗの保持に際して、保持ローラ６は、基板Ｗの周端面に弾発的に押し付けられているので、基板Ｗの周端面に追従する。これにより、基板Ｗを確実に定位置で保持することができる。
さらに、３本の保持ローラ６，８は、それぞれゴムで形成されているので、基板Ｗを挟持する際や、基板Ｗを回転させる際に基板Ｗに加わる衝撃を低減することができる。特に、周縁部にオリエンテーションフラットやノッチなどの切り欠きが形成されている基板Ｗでは、基板Ｗの回転中に加わる衝撃が大きくなるので、基板Ｗのダメージを効果的に低減することができる。また、基板Ｗの周端面を挟持するための保持ローラ６，８を必要最低限の３本とすることにより、基板処理装置を簡素化して装置のコストを抑制することもできる。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前記の実施形態では、保持ローラ全体がゴムで形成されている例について説明したが、保持ローラは、その全体がゴムで形成されていなくてもよい。すなわち、少なくとも基板と保持ローラとの接触部のみがゴムで形成されていればよい。たとえば、保持ローラは、ゴム以外の材料で形成された円柱状の芯部と、芯部の周面に結合され、基板の周端面に当接するゴム部材とで構成されていてもよい。この場合、ゴム部材は、芯部の周面全域に設けられていなくてもよく、前記のように、少なくとも基板と保持ローラとの接触部に設けられていればよい。

また、前記の実施形態では、４本の保持ローラ６のいずれもがゴムで形成されている例について説明したが、たとえば、保持ローラ駆動モータ３２から駆動力が伝えられて回転する駆動ローラとしての保持ローラ６だけ（の少なくとも接触部）が弾性材料としてのゴムで形成されていてもよい。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。 前記基板処理装置の平面図である。 前記基板処理装置の制御に関する構成を示すブロック図である。 基板を洗浄するための処理シーケンスの一例を説明するための図解図である。 この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の平面図である。

符号の説明

１ 基板保持回転装置
６ 保持ローラ（駆動ローラ）
７，８ 保持ローラ（従動ローラ）
１６ 第１シリンダ（ローラ移動機構）
１７ 第２シリンダ（ローラ移動機構）
１８ 第３シリンダ（ローラ移動機構）
３２ 保持ローラ駆動モータ（ローラ回転駆動機構の一部）
３３ ベルト（ローラ回転駆動機構の一部）
４１ コイルばね（付勢手段）
５６ ローラ保持部材
Ｗ 基板

Claims (9)

1. 基板を保持して回転させる基板保持回転装置であって、
   ローラ回転駆動機構と、
   このローラ回転駆動機構によって回転駆動されるとともに少なくとも基板接触部を弾性材料で構成したただ１つの駆動ローラ、および基板の回転に伴って回転する少なくとも２つの従動ローラを含み、ほぼ円形の基板の周端面に当接して基板を挟持する複数の保持ローラとを備えている、基板保持回転装置。
2. 基板を保持する保持位置と、基板の保持を解放する解放位置との間で、前記複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを移動させるローラ移動機構をさらに備えている、請求項１記載の基板保持回転装置。
3. 前記複数の保持ローラが基板を保持した状態において、前記複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを基板の周端面に弾発的に押し付ける付勢手段をさらに備えている、請求項１または２記載の基板保持回転装置。
4. 前記複数の保持ローラのうちの少なくとも２つは、前記基板の周端面に当接して基板を定位置に位置決めする位置決めローラである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板保持回転装置。
5. 前記複数の保持ローラのうち、互いに隣り合う少なくとも一対の保持ローラを一体的に保持するローラ保持部材をさらに備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板保持回転装置。
6. 前記ローラ保持部材に保持された一対の保持ローラの一方は、前記駆動ローラである、請求項５記載の基板保持回転装置。
7. 前記ローラ移動機構は、前記ローラ保持部材を移動させることにより、前記一対の保持ローラを移動させるものである、請求項２に係る請求項５または６記載の基板保持回転装置。
8. 前記複数の保持ローラの少なくとも基板接触部がいずれも弾性材料で構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板保持回転装置。
9. 前記弾性材料がゴムである、請求項１〜８のいずれかに記載の基板保持回転装置。

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