JP2007250783A - 基板保持回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を保持する個々の保持ローラの加工精度や位置精度を過度に高めることなく、基板を確実に定位置で保持して回転させることが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の周端面に当接することにより、基板Ｗを挟持して保持するための４本の保持ローラ６，７を備える。２本の保持ローラ６は、ローラ保持部材５６によって回転自在、かつ、一体的に保持されている。残り２本の保持ローラ７は、それぞれ、アーム３４に回転自在に保持されており、コイルばね４１を介して第２または第３シリンダ１３，１４の駆動力が伝達されるようになっている。保持ローラ７は、保持ローラ６によって定位置に位置決めされた基板Ｗの周端面に一定の押し付け力で押し付けられて弾性的に当接する。また、保持ローラ７は、コイルばね４１が伸縮することにより、基板Ｗの周端面に追従することができる。
【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、磁器ディスク用基板、光磁器ディスク用基板、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によって基板を確実に保持するには、全ての基板保持ローラを精度良く配置しなければならない。具体的には、全ての基板保持ローラの周面が基板の周端面に接するように、基板保持ローラを配置しなければならない。
各基板保持ローラの配置が適切でない場合には、基板に接触する基板保持ローラと、接触しない基板保持ローラとができてしまう。この場合、基板に接触する基板保持ローラの周面および基板の周端面と当該基板保持ローラの周面との接触部には、計算値以上の力がかかってしまう。これにより、基板の周端面にキズや摩耗等の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。そして、基板保持ローラの摩耗によって生じたパーティクルは、基板に付着して、基板を汚染させるおそれがある。また、基板保持ローラから基板に伝達される回転駆動力が減少してしまう。

一方、複数の基板保持ローラを精度良く配置したとしても、個々の基板保持ローラの加工精度が不十分であったり、個々の基板保持ローラの中心軸がその回転軸に対して偏心していたりする場合には、前記と同様に、基板保持ローラの周面および基板の周端面に、計算値以上の力がかかってしまうおそれがある。
また、基板の直径や真円度は、複数枚の基板の間で一定ではなく、公差の範囲内でばらつきがある。このことも、基板に接触する基板保持ローラと、接触しない基板保持ローラとができてしまう一因である。

この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、基板を保持する個々の保持ローラの加工精度や位置精度を過度に高めることなく、基板を確実に定位置で保持して回転させることができる基板保持回転装置を提供することを目的とする。
この発明は、また、基板を確実に保持して回転させることにより、基板やこれを保持する保持ローラに損傷が発生することを抑制することができる基板保持回転装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、ほぼ円形の基板（Ｗ）の周端面に当接して基板を定位置に位置決めするように配置された一対の位置決めローラ（６）、および前記一対の位置決めローラにほぼ対向し、前記基板の周端面に弾性的に当接して前記位置決めローラと共に基板を挟持して保持する一対の押し付けローラ（７）を含む複数の保持ローラ(６，７)と、前記一対の押し付けローラを前記基板の周端面に向けて独立に付勢し、当該周端面に弾性的に押し付ける付勢手段(４１)と、前記複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを回転駆動するローラ回転駆動機構（３２，３３）とを含む、基板保持回転装置である。

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、一対の位置決めローラ、および一対の位置決めローラにほぼ対向する一対の押し付けローラを含む複数の保持ローラを、基板の周端面に当接させることにより、基板を挟持して保持することができる。そして、複数の保持ローラが基板を保持した状態で、ローラ回転駆動機構が複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを回転駆動することにより、基板を回転させることができる。

また、付勢手段が、一対の押し付けローラを基板の周端面に向けて独立に付勢し、当該周端面に弾性的に押し付けることにより、全ての位置決めローラおよび押し付けローラを基板の周端面に当接させることができる。すなわち、一対の位置決めローラは、基板の周端面に当接して基板を定位置に位置決めし、一対の押し付けローラは、この位置決めされた基板の周端面に向かって独立に付勢され、当該周端面に押し付けられて当接する。換言すると、押し付けローラが基板の周端面に追従することにより、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）が吸収されるようになっている。

したがって、位置決めローラおよび押し付けローラの位置精度を過度に向上させなくとも、全ての位置決めローラおよび押し付けローラを基板の周端面に当接させて、基板を定位置で確実に保持することができる。また、複数枚の基板間で直径や真円度が公差の範囲内でばらついていても、全ての位置決めローラおよび押し付け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、一部の保持ローラや、これに当接する基板の周端面に、過大な力がかかることを抑制することができる。そして、押し付けローラの過度な位置精度を必要としないので、装置の組立てに要する時間を短縮することもできる。

また、押し付けローラは、基板の周端面に追従し、付勢手段によって基板の周端面に向けてほぼ一定の力で付勢されているので、全ての保持ローラが基板の周端面に当接している状態が保たれ、全ての保持ローラの基板に対する押付圧は終始ほぼ一定に保たれる。これにより、各保持ローラに高い加工精度が必要とされることがなく、また、たとえ保持ローラの中心軸がその回転軸に対して偏心している場合でも、保持ローラおよび基板の周端面に過大な力がかかることを抑制することができる。

また、一対の位置決めローラおよび一対の押し付けローラを設け、一対の押し付けローラを、付勢手段によって独立して付勢しているので、たとえば、基板の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場合でも、基板を安定して保持することができる。保持対象の基板に前記のような切り欠きが形成されている場合には、２つ以上の保持ローラが、当該切り欠きに同時に掛かることのないように、複数の保持ローラを配置することが好ましい。

請求項２記載の発明は、前記複数の保持ローラが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、前記一対の位置決めローラおよび一対の押し付けローラの少なくとも一方を他方に対して相対移動させるローラ移動機構（１６〜１８）をさらに含む、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、一対の位置決めローラおよび一対の押し付けローラの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることにより、保持ローラに基板を保持させたり、解放させたりすることができる。すなわち、一対の位置決めローラおよび一対の押し付けローラの両方を移動させてもよいし、一方を固定して、他方を移動させてもよい。一対の位置決めローラが移動される場合には、基板の保持に際して、基板を定位置で保持できる所定位置まで一対の位置決めローラが移動されればよい。

請求項３記載の発明は、前記付勢手段は、前記一対の押し付けローラを基板の周端面に向けて異なる方向から付勢するものである、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、付勢手段が、一対の押し付けローラを基板の周端面に向けて異なる方向から付勢することにより、複数の保持ローラによる基板の保持の安定性を向上することができる。さらに、一対の押し付けローラを基板の中心に向かう方向にそれぞれ付勢する構成とすれば、基板保持の安定性をさらに向上できる。

請求項４記載の発明は、前記一対の位置決めローラを一体的に保持するローラ保持部材（５６）をさらに含む、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、ローラ保持部材によって、一対の位置決めローラを一体的に保持することにより、一対の位置決め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、一対の位置決めローラによる基板の位置決め精度を安定させることができる。

請求項５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、前記一対の位置決めローラを一体的に移動させるものである、請求項２に係る請求項４記載の基板保持回転装置である。
この構成によれば、ローラ保持部材を移動させることにより、一対の位置決めローラを一体的に移動させられるので、基板の位置決め精度を向上および安定させることができる。

請求項６記載の発明は、ほぼ円形の基板（Ｗ）の周端面に当接して基板を定位置に位置決めするように配置された一対の位置決めローラ（６）、および前記一対の位置決めローラにほぼ対向し、前記基板の周端面に弾性的に当接して前記位置決めローラと共に基板を挟持して保持する一対の押し付けローラ（８）を含む複数の保持ローラ（６，８）と、前記一対の押し付けローラを一体的に保持する押し付けローラ保持部材（５７）と、この押し付けローラ保持部材を、基板の主面に平行な平面に沿う所定角度範囲で揺動自在であるように保持する揺動保持機構（５８）と、前記複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを回転駆動するローラ回転駆動機構（３２，３３）とを含む、基板保持回転装置である。この基板処理装置は、前記一対の押し付けローラを前記基板の周端面に向けて付勢し、当該周端面に弾性的に押し付ける付勢手段（４１）をさらに含むことが好ましい。この付勢手段は、前記揺動保持機構を基板に向けて付勢するものであってもよいし、前記押し付けローラ保持部材を基板に向けて付勢するものであってもよいし、個々の押し付けローラを基板に向けて付勢するものであってもよい。

請求項６の発明によれば、一対の位置決めローラ、および一対の位置決めローラにほぼ対向する一対の押し付けローラを含む複数の保持ローラを、基板の周端面に当接させることにより、基板を挟持して保持することができる。そして、複数の保持ローラが基板を保持した状態で、ローラ回転駆動機構が複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを回転駆動することにより、基板を回転させることができる。

また、一対の押し付けローラは、押し付けローラ保持部材によって一体的に保持されており、この押し付けローラ保持部材は、揺動保持機構によって、基板の主面に平行な平面に沿って所定角度範囲内で揺動自在に保持されている。したがって、一対の押し付けローラは、互いの位置関係が固定された状態で、基板の周端面に弾性的に当接し、揺動自在にされている。

これにより、一対の押し付けローラは、一体的に基板の周端面の形状に追従して、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。したがって、一部の保持ローラや、これに当接する基板周端面に、過大な力がかかることを抑制することができる。これにより、保持ローラの加工精度や位置精度を過度に高める必要がなく、また、基板間の直径や真円度のばらつきにも対応することができる。

また、全ての保持ローラが基板の周端面に当接している状態が保たれ、全ての保持ローラの基板に対する押付圧は終始ほぼ一定に保たれるので、基板の周端面や各保持ローラが損傷することを抑制できる。さらに、たとえば、周縁部に切り欠きが形成されている基板であっても、基板を安定に保持することができる。
請求項７記載の発明は、前記複数の保持ローラが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、前記一対の位置決めローラおよび一対の押し付けローラのうちの少なくとも一方を他方に対して相対移動させるローラ移動機構（１６，１９）をさらに含む、請求項６記載の基板保持回転装置である。

この構成によれば、ローラ移動機構によって、一対の位置決めローラおよび一対の押し付けローラの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることにより、保持ローラに基板を保持させたり、解放させたりすることができる。すなわち、一対の位置決めローラおよび一対の押し付けローラの両方を移動させてもよいし、一方を固定して、他方を移動させてもよい。一対の位置決めローラが移動される場合には、基板の保持に際して、基板を定位置で保持できる所定位置まで一対の位置決めローラが移動されればよい。

請求項８記載の発明は、前記ローラ移動機構は、前記押し付けローラ保持部材を移動させることにより、前記一対の押し付けローラを一体的に移動させるものである、請求項７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、押し付けローラ保持部材を移動させることにより、一対の押し付けローラを一体的に移動させることができる。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９記載の発明は、前記一対の位置決めローラを一体的に保持する位置決めローラ保持部材（５６）をさらに含む、請求項６〜８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、位置決めローラ保持部材によって、一対の位置決めローラを一体的に保持することにより、一対の位置決め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、一対の位置決めローラによる基板の位置決め精度を安定させることができる。

請求項１０記載の発明は、前記ローラ移動機構は、前記位置決めローラ保持部材を移動させることにより、前記一対の位置決めローラを一体的に移動させるものである、請求項７または８に係る請求項９記載の基板保持回転装置である。
この構成によれば、位置決めローラ保持部材を移動させることにより、一対の位置決めローラを一体的に移動させることができるので、基板の位置決め精度の向上および安定に寄与できる。

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６，７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６，７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、それぞれ保持ローラ６，７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、２本の保持ローラ６に回転力を与える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。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。

また、第１進退ハンド部１２は、２本の保持ローラ６を支持しており、２本の保持ローラ６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ており、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とそれぞれベルト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、それぞれベルト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７と、この保持ローラ７が下端に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１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１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、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。

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６，７の周面に形成された基板保持溝４２に入り込み、基板Ｗは、４本の保持ローラ６、７によって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を駆動することにより、２本の保持ローラ６が回転し、この２本の保持ローラ６の回転駆動力が基板Ｗに伝達され、基板Ｗは、鉛直軸線まわりに回転する。また、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７は、この基板Ｗの回転にともなって従動回転する。

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７には、それぞれコイルばね４１を介して進退ロッド２８の駆動力が伝達されているので、これらの保持ローラ７は、基板Ｗの周端面に対して、ほぼ一定の押し付け力で弾性的に押し付けられる押し付けローラである。保持ローラ７による基板Ｗの周端面への押付方向は、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いる。

第１進退ハンド部１２は、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は、進退ロッド２８が伸張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Ｗａ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、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の上面Ｗａに処理液を供給するための処理液供給機構５Ａと、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の下面Ｗｂに純水を供給するための純水供給機構５Ｂ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Ｗａ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Ｗａの大部分（周縁部以外）をスクラブ洗浄することができる。
処理液供給機構５Ａ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の上面Ｗａに向けて処理液（薬液または純水）を吐出する処理液ノズル５３Ａと、この処理液ノズル５３Ａへと処理液供給源からの処理液を導く処理液供給管５４Ａと、この処理液供給管５４Ａ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５５Ａとを含む。なおここで、薬液を用いる場合には、アンモニア過水、または濃度の薄いアンモニア等が用いられてもよい。

一方、基板Ｗの下面Ｗｂに純水を供給するための純水供給機構５Ｂは、中空の回転軸４５の中心に挿入されて設けられ、基板Ｗの下面Ｗｂに向けて純水を吐出する純水ノズル５３Ｂと、この純水ノズル５３Ｂへと純水供給源からの純水を導く純水供給管５４Ｂと、この純水供給管５４Ｂに介装され、純水の供給と停止とを切り換える純水バルブ５５Ｂ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Ｗの下面Ｗｂがデバイス形成面となるフェイスダウン状態で、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。なお、この図４の処理シーケンスの期間中は常に、基板Ｗは前述のフェイスダウン状態とされて処理される。

そして、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６，７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によって、回転ベース４３上で定位置に位置決めされる。

そして、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７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６，７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。

ここで、第２および第３進退ハンド部１３，１４には、それぞれコイルばね４１を介して第２および第３シリンダ１７，１８の駆動力が伝達されているので、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７は、それぞれ独立して基板Ｗの周端面に向けて付勢され、弾性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６，７が、基板Ｗの周端面に当接される。

したがって、２本の保持ローラ７から基板Ｗの周端面に与えられる押し付け力は、基板Ｗを介して４本の保持ローラ６，７に分散される。すなわち、基板Ｗの周端面に対する保持ローラ６，７の押付圧が個々の保持ローラ６，７間でほぼ等しくなる。
また、２つの保持ローラ７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が伸縮することによって基板Ｗの周端面に追従することができる。さらに、コイルばね４１が伸縮することによって、基板Ｗの周端面に対する保持ローラ７の押し付け力がほぼ一定に保たれる。これにより、基板Ｗの周端面に対する押付圧は、全ての保持ローラ６，７間でほぼ等しく、かつ、ほぼ一定となる。したがって、基板Ｗおよび保持ローラ６，７に計算値以上の力がかかることがないので、基板Ｗおよび保持ローラ６，７の損傷を抑制することができる。

また、保持ローラ７が基板Ｗの周端面に追従することにより、保持ローラ６，７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。さらに、複数枚の基板Ｗ間で、直径や真円度が公差の範囲内でばらついていても、保持ローラ７が基板Ｗの周端面に追従し、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２本の保持ローラ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、２０ｒｐｍ程度である。また、前述したように、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保持ローラ７は、この基板Ｗの回転に従動して回転する。

この状態で、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、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６，７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。ここで、洗浄ブラシ５１による基板Ｗの周端面の洗浄の際には、純水供給機構５Ｂの純水ノズル５３Ｂから基板Ｗの下面Ｗｂに純水が供給されている。これにより、フェイスダウン状態となっている基板Ｗの下面Ｗｂのデバイス形成領域内に基板Ｗの周端面からの異物が侵入することを防止しつつ、基板Ｗの周端面を洗浄することができる。つまり、この純水は、基板Ｗの周端面をリンスするためのリンス液として作用するとともに、基板Ｗの下面Ｗｂのデバイス形成領域を保護するための保護液としても作用している。この際、処理液供給機構５Ａは、基板Ｗの上面Ｗａに処理液を供給していない。

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、保持ローラ６，７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５Ａの処理液バルブ５５Ａを開き、回転状態の基板Ｗの上面Ｗａに処理液ノズル５３Ａから処理液を供給させる。このとき、基板Ｗは十分に高速に回転されているので、基板Ｗの上面Ｗａに供給された処理液が基板Ｗの下面Ｗｂにまで回りこんで、その内方のデバイス形成領域にまで至ることはない。さらに基板Ｗの下面Ｗｂのデバイス形成領域の保護を確実なものとするためには、処理液ノズル５３Ａからの処理液の供給とともに、さらに、基板Ｗの下面Ｗｂに向けて純水供給機構５Ｂから純水を供給すればよい。

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Ｗａ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の上面Ｗａ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５５Ａを閉じて処理液ノズル５３Ａ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ＷａおよびＷｂ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。

その後は、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６，７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が搬出される。

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。
この図５の構成における図１および図２の構成との主要な相違点は、図１および図２における第２および第３進退ハンド部１３，１４に代わって、２本の保持ローラ８をそれぞれ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が備えられていることにある。

具体的には、第４進退ハンド部１５は、第１進退ハンド部１２に対向する位置に配置されており、第１進退ハンド部１２に支持された２本の保持ローラ６と、第４進退ハンド部１５に支持された２本の保持ローラ８とによって、基板Ｗの周端面を挟持して保持することができる。第４進退ハンド部１５に支持された２本の保持ローラ８は、基板Ｗの周端面に沿って互いに所定間隔をあけて並んで配置されている。

また、第４進退ハンド部１５は、２本の保持ローラ８にそれぞれ連結された鉛直軸線に沿う回転軸３１と、この回転軸３１を回転自在、且つ一体的に保持するローラ保持部材５７と、このローラ保持部材５７を、基板Ｗに平行な平面（本実施形態では水平面）に沿って所定角度範囲内で揺動自在であるように保持する揺動保持機構５８とを備えている。
ローラ保持部材５７は、平面視において、両端部に一対の回転軸３１をそれぞれ支持するように一対の保持ローラ８の間に跨って水平方向に延びた略台形形状を有している。この保持ローラ８の中間部付近には、第１進退ハンド１２から離反する方向（基板Ｗから離反する方向）に延びた連結部材５９の基端部が結合されている。揺動保持機構５８は、前記連結部材５９と、この連結部材５９とピン６０を介して連結され、ピン６０を中心にして連結部材５９を揺動自在に保持するプレート６１と、同じくプレート６１に連結され、連結部材５９の揺動角度範囲を規制するための規制部材６２とを備えている。連結部材５９の先端部には、鉛直方向に挿通孔が形成されており、この挿通孔にピン６０が挿通している。これにより、ローラ保持部材５７は、鉛直軸周りに水平面に沿って揺動可能となっている。規制部材６２は、平面視において略コ字形に成形された板状体である。連結部材５９の先端部は、ピン６１よりも若干基板Ｗ側までの領域が、規制部材６２に抱え込まれている。したがって、連結部材５９が水平面に沿って所定角度揺動すると、連結部材５９が規制部材６２に当接し、その揺動が規制される。連結部材５９の揺動角度範囲は、たとえば、１°〜５°程度になるように設定されている。これにより、ローラ保持部材５７を水平面に沿って所定角度範囲内で揺動させることができ、ローラ保持部材５７に保持された回転軸３１および２本の保持ローラ８を一体的に揺動させることができる。

これらローラ保持部材５７および揺動保持機構５８は、ハウジング２１に収容されており、ハウジング２１には、第４シリンダ１９の進退ロッド２８が連結されている。進退ロッド２８は、コイルばね４１を介してハウジング２１に連結されており、進退ロッド２８の駆動力は、コイルばね４１を介してハウジング２１に伝達されるようになっている。第４シリンダ１９は、進退ロッド２８をレール２６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２６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。したがって、第４シリンダ１９を駆動することにより、第１進退ハンド部１２に対して、第４進退ハンド部１５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および第４シリンダ１６，１９が、それぞれ進退ロッド２８を伸長することにより、第１および第４進退ハンド部１２，１５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の周端面が４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を駆動することにより、２本の保持ローラ６が回転し、この２本の保持ローラ６の回転駆動力が基板Ｗに伝達され、基板Ｗは、鉛直軸線まわりに回転する。また、第４進退ハンド部１５に支持された２本の保持ローラ８は、この基板Ｗの回転に伴って従動回転する。

第４進退ハンド部１５に支持された２本の保持ローラ８には、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ているので、これらの２本の保持ローラ８は、基板保持状態において、基板Ｗの周端面に対して、ほぼ一定の押し付け力で弾性的に押し付けられることになる。さらに、ローラ保持部材５７の揺動により、２本の保持ローラ８は、一体的に基板Ｗの周端面に追従できるようにされている。これにより、保持ローラ６，８の加工誤差や配置誤差ならびに公差範囲での基板サイズのばらつきは、ローラ保持部材５７の揺動によって吸収されるから、４本全ての保持ローラ６，８は、基板保持状態において、いずれも終始基板Ｗの周端面に当接される。したがって、２本の保持ローラ８から基板Ｗの周端面に与えられる押し付け力は、基板Ｗを介して４本の保持ローラ６，８に分散され、基板Ｗの周端面に対する保持ローラ６，８の押付圧は、全ての保持ローラ６，８間でほぼ等しくなる。したがって、基板Ｗおよび保持ローラ６，８に計算値以上の力がかかることがないので、基板Ｗおよび保持ローラ６，８が損傷することを抑制することができる。

また、保持ローラ８が基板Ｗの周端面に追従することにより、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。さらに、複数枚の基板Ｗ間で、直径や真円度が公差の範囲内でばらついていても、保持ローラ８が基板Ｗの周端面に追従し、基板Ｗを確実に定位置で保持することができる。
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、「課題を解決するための手段」の項で述べた変更のほか、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、上述の実施形態においては、基板Ｗはフェイスダウン状態で処理されることとしたが、逆に、基板Ｗの上面Ｗａがデバイス形成面となるフェイスアップ状態で基板Ｗが処理されるものであってもよい。このような場合には、たとえば図４（ｄ）の基板Ｗの周端面洗浄時において、処理液供給機構５Ａから基板Ｗの上面Ｗａに向けて純水が供給されつつ、洗浄ブラシ５１によって基板Ｗの周端面が洗浄されるのが好ましい。続いて、図４（ｅ）および（ｆ）のように第２基板保持回転装置２に基板Ｗを保持させることなく、図４（ｄ）のように基板Ｗを第１基板保持回転装置１によって回転しつつ保持させた状態で、洗浄ブラシ５１を天地逆転させたような別の洗浄ブラシによって、基板Ｗの下面Ｗｂをスクラブ洗浄するのが好ましい。このスクラブ洗浄の際には、処理機供給機構５Ａから基板Ｗの上面Ｗａに向けて純水を供給しつつ、純水供給機構５Ｂと同様の薬液供給機構から基板Ｗの下面Ｗｂに向けて薬液を供給するのが好ましい。

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（一対の位置決めローラ）
７，８ 保持ローラ（一対の押し付けローラ）
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）
１９ 第４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（位置決めローラ保持部材）
５７ ローラ保持部材（押し付けローラ保持部材）
５８ 揺動保持機構
Ｗ 基板

Claims (10)

1. ほぼ円形の基板の周端面に当接して基板を定位置に位置決めするように配置された一対の位置決めローラ、および前記一対の位置決めローラにほぼ対向し、前記基板の周端面に弾性的に当接して前記位置決めローラと共に基板を挟持して保持する一対の押し付けローラを含む複数の保持ローラと、
   前記一対の押し付けローラを前記基板の周端面に向けて独立に付勢し、当該周端面に弾性的に押し付ける付勢手段と、
   前記複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを回転駆動するローラ回転駆動機構とを含む、基板保持回転装置。
2. 前記複数の保持ローラが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、前記一対の位置決めローラおよび一対の押し付けローラの少なくとも一方を他方に対して相対移動させるローラ移動機構をさらに含む、請求項１記載の基板保持回転装置。
3. 前記付勢手段は、前記一対の押し付けローラを基板の周端面に向けて異なる方向から付勢するものである、請求項１または２記載の基板保持回転装置。
4. 前記一対の位置決めローラを一体的に保持するローラ保持部材をさらに含む、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、前記一対の位置決めローラを一体的に移動させるものである、請求項２に係る請求項４記載の基板保持回転装置。
6. ほぼ円形の基板の周端面に当接して基板を定位置に位置決めするように配置された一対の位置決めローラ、および前記一対の位置決めローラにほぼ対向し、前記基板の周端面に弾性的に当接して前記位置決めローラと共に基板を挟持して保持する一対の押し付けローラを含む複数の保持ローラと、
   前記一対の押し付けローラを一体的に保持する押し付けローラ保持部材と、
   この押し付けローラ保持部材を、基板の主面に平行な平面に沿う所定角度範囲で揺動自在であるように保持する揺動保持機構と、
   前記複数の保持ローラのうちの少なくとも１つを回転駆動するローラ回転駆動機構とを含む、基板保持回転装置。
7. 前記複数の保持ローラが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、前記一対の位置決めローラおよび一対の押し付けローラのうちの少なくとも一方を他方に対して相対移動させるローラ移動機構をさらに含む、請求項６記載の基板保持回転装置。
8. 前記ローラ移動機構は、前記押し付けローラ保持部材を移動させることにより、前記一対の押し付けローラを一体的に移動させるものである、請求項７記載の基板保持回転装置。
9. 前記一対の位置決めローラを一体的に保持する位置決めローラ保持部材をさらに含む、請求項６〜８のいずれか１項に記載の基板保持回転装置。
10. 前記ローラ移動機構は、前記位置決めローラ保持部材を移動させることにより、前記一対の位置決めローラを一体的に移動させるものである、請求項７または８に係る請求項９記載の基板保持回転装置。

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