JP2008172161A - 基板回転保持装置およびこれを備えた基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の任意の停止位置および任意の回転位置で基板の保持状態および非保持状態を容易に検出することが可能な基板回転保持装置およびこれを備えた基板処理装置を提供する。
【解決手段】スピンベース１の上面に設けられた各回動式保持部材２の支持部２１の内部には、磁石２ａがそれぞれ設けられている。各回動式保持部材２の近傍には、ホール素子３が設けられている。各ホール素子３は、対応する各回動式保持部材２が時計方向および反時計方向に回転した場合に、各磁石２ａの磁力をそれぞれ検出する。スピンベース１の下面の受電コイル４の外側を取り囲むように回転軸Ｐを中心として環状の６つの発光素子群６ａ〜６ｆがそれぞれ設けられている。これらの発光素子群６ａ〜６ｆとそれぞれ所定の距離（スピンベース１の厚さ方向の距離）を隔てて、直径が異なる環状の６つの受光素子群９ａ〜９ｆがそれぞれ設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を保持しつつ回転させる基板回転保持装置および基板に処理を施す基板処理装置に関する。

半導体デバイス、液晶ディスプレイ等の製造工程では、半導体ウエハ、ガラス基板等の基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、イオン注入、レジスト剥離、層間絶縁膜の形成、熱処理等の各種処理が行われる。

例えば基板のレジスト塗布処理または洗浄処理等においては、基板回転保持装置により基板を保持しながら回転させ、この基板上に吐出ノズルにより塗布液または洗浄液が供給されることによって、基板の塗布処理または洗浄処理が行われている。

上記のような各種処理を良好に実施するため、および基板の破損を防止するため等に、基板回転保持装置により基板を確実に保持することが不可欠である。そこで、従来の基板処理装置は、次のように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、従来の基板処理装置における基板回転保持装置の構成を簡単に示した模式図である。図８（ａ）は、上記構成の上面図であり、図８（ｂ）は、上記構成の断面図である。

図８（ａ）に示すように、円形の回転台２００は、鉛直方向の回転軸Ｐの周りでモータ３００により回転駆動される。回転台２００上に複数の回動式保持部材２０３が、上記回転軸Ｐに関して等角度間隔でそれぞれ配置されている。

各回動式保持部材２０３は、鉛直方向の回転軸の周りで回動可能に回転台２００に取り付けられた円柱状の支持部２０１と、当該支持部２０１上に設けられる突起状の保持部２０２とからそれぞれ構成される。

各保持部２０２は、対応する支持部２０１の回動に伴って基板の外周端部に当接するように上記支持部２０１の回転軸に対して偏心してそれぞれ設けられている。

図８（ｂ）に示すように、各支持部２０１の下部には、回動用磁石２０４がそれぞれ取り付けられている。回転台２００の下方には、例えば永久磁石からなるリング状磁石２０５が上述した回転軸Ｐと同軸に配設されている。

ここで、基板Ｗの処理前および処理後には、図８（ｂ）において点線で示すように、リング状磁石２０５が回転台２００の下方に離れて位置する。このとき、各支持部２０１は、各保持部２０２の外周面が基板Ｗの外周端部から離れる方向にそれぞれ回動する。

一方、基板Ｗを処理する際には、リング状磁石２０５が上昇して各回動用磁石２０４に接近する。このとき、各支持部２０１は、各保持部２０２の外周面が基板の外周端部に当接する方向にそれぞれ回動する。それにより、各保持部２０２の外周面が基板の外周端部にそれぞれ当接し、基板Ｗが水平方向に保持される。

しかしながら、各回動式保持部材２０３の回動方向を検出する手段が無いため、各回動式保持部材２０３により基板Ｗが保持されていない状態で処理が行われる可能性がある。各回動式保持部材２０３により保持されていない状態で処理が行われると、基板Ｗが破損する可能性が高い。

そこで、基板処理装置において次のような構成を設けることが提案されている。

図９は、従来の基板処理装置において基板の保持状態および非保持状態を検出する検出手段の構成を簡単に示した模式図である。図９（ａ）は、上記構成の上面図であり、図９（ｂ）は、上記構成の断面図である。

図９（ａ）に示すように、各回動式保持部材２０３の近傍にフォトセンサ２０６がそれぞれ設けられる。フォトセンサ２０６は、図９（ｂ）に示すように、断面コ字状に形成されている。フォトセンサ２０６は、投光部と受光部とを一体的に有する。各支持部２０１の下部には、板状のセクタ２０７がそれぞれ取り付けられている。

このような構成において、各支持部２０１の回転角度に基づいて上記各セクタ２０７による遮光の有無を検出することが可能となる。したがって、各保持部２０２が基板Ｗの外周端部にそれぞれ当接することによる基板Ｗの保持状態および非保持状態を検出することができる。なお、支持部２０１は、上記セクタ２０７がフォトセンサ２０６の投光部からの光を遮断するときに、保持部２０２が基板Ｗの外周端部から離れるように設定される。
特開平１０−１３５３１４号公報

しかしながら、従来の基板処理装置においては、各回動式保持部材２０３が各フォトセンサ２０６に対向する位置で回転台２００が停止した場合、および回転台２００の回転時に各回動式保持部材２０３が各フォトセンサ２０６に対向した瞬間にしか、セクタ２０７による遮光の有無、すなわち、回動式保持部材２０３による基板Ｗの保持状態および非保持状態を検出することができない。

そのため、各回動式保持部材２０３を各フォトセンサ２０６に対向する位置で停止させることが必要となり、モータ３００の制御が複雑となる。また、回転台２００の回転中にいずれかの回動式保持部材２０３による基板Ｗの保持が解除された場合、基板Ｗが非保持状態になったことを瞬時に検出することが困難である。

本発明の目的は、基板の任意の停止位置および任意の回転位置で基板の保持状態および非保持状態を容易に検出することが可能な基板回転保持装置およびこれを備えた基板処理装置を提供することである。

（１）第１の発明に係る基板回転保持装置は、基板を保持しつつ回転させる基板回転保持装置であって、回転軸の周りで回転可能に設けられた回転部材と、回転部材を回転させる回転駆動手段と、基板の外周端部に当接して基板を保持する基板保持位置と基板の外周端部から離間する基板解放位置との間で移動可能に回転部材に設けられた複数の可動式保持部材と、複数の可動式保持部材による基板の保持状態を検出するように回転部材に設けられた検出手段と、回転部材に設けられ、検出手段の出力信号を光信号として発生する発光手段と、発光手段により発生される光信号を受けるように回転部材とは異なる位置に固定された受光手段とを備え、発光手段および受光手段は、受光手段が回転部材の任意の停止位置および任意の回転位置で発光手段により発生される光信号を受けるように配置されたものである。

第１の発明に係る基板回転保持装置においては、回転部材は、回転駆動手段により回転軸の周りで回転される。複数の可動式保持部材は、回転部材に設けられ、基板の外周端部に当接して基板を保持する基板保持位置と基板の外周端部から離間する基板解放位置との間で移動可能となっている。複数の可動式保持部材による基板の保持状態が、回転部材に設けられた検出手段により検出される。

また、回転部材に設けられた発光手段により、上記検出手段の出力信号が光信号として発生される。そして、回転部材とは異なる位置に固定された受光手段によって、発光手段により発生された光信号が受けられる。さらに、上記の発光手段および受光手段は、当該受光手段が回転部材の任意の停止位置および任意の回転位置で発光手段により発生される光信号を受けるように配置されている。

このような構成により、検出手段が回転部材に設けられているので、回転部材の停止位置および回転位置にかかわらず検出手段により常時可動式保持部材の保持状態および非保持状態を検出することができる。また、検出手段による検出結果が回転部材の任意の停止位置および任意の回転位置で発光手段から受光手段に光学的に伝達される。

これにより、回転部材がどのような位置に停止している場合でも、基板の保持状態および非保持状態を容易に検出することが可能となる。また、基板の回転中に常時基板の保持状態および非保持状態を検出することが可能となる。したがって、各可動式保持部材により保持されていない状態で処理が行われた場合における基板の破損を防止することが可能となる。

また、検出手段による検出結果が発光手段から受光手段に光学的に伝達されるので、検出手段による検出結果を回転部材から所定箇所に伝達するための配線が複雑化することを防止することができる。

さらに、発光手段と受光手段とが非接触であるため、部材間の摺動によるパーティクルの発生を防止することができる。

（２）発光手段および受光手段の少なくとも一方は、回転部材の回転軸を中心とする環状領域に配置され、発光手段および受光手段の他方は、環状領域の少なくとも一部に対向するように配置されてもよい。

この場合、発光手段および受光手段の少なくとも一方が上記環状領域に配置され、他方が環状領域の少なくとも一部に対向するように配置されることにより、受光手段が回転部材の任意の停止位置および任意の回転位置で発光手段による光を検出できるとともに、基板回転保持装置の省スペース化および軽量化を図ることができる。

（３）複数の可動式保持部材の各々は磁石を有し、検出手段は、複数の可動式保持部材にそれぞれ対応して設けられ、対応する可動式保持部材の磁石から受ける磁界を検出することにより基板の保持状態または非保持状態を検出する複数の磁界検出素子を含んでもよい。

この場合、各可動式保持部材にそれぞれ対応する磁界検出素子を設けていることによって、各可動式保持部材による基板の保持状態および非保持状態を磁界に基づいてそれぞれ検出することができる。

（４）基板回転保持装置は、複数の磁界検出素子にそれぞれ電流を供給する電流発生手段をさらに備え、複数の磁界検出素子は、それぞれ対応する可動式保持部材の磁石から受ける磁界に応じた電圧を出力し、発光手段は、複数の磁界検出素子から出力される電圧に基づいて発光状態または非発光状態となってもよい。

この場合、電流発生手段により複数の磁界検出素子にそれぞれ電流が供給される。複数の磁界検出素子によりそれぞれ対応する可動式保持部材の磁石から受ける磁界に応じた電圧が出力される。複数の磁界検出素子から出力される電圧に基づいて発光手段が発光状態または非発光状態となる。このような構成において、受光手段は、発光手段による上記電圧に基づく発光状態または非発光状態を検出することができる。これにより、基板の保持状態および非保持状態を容易に検出できる。

（５）基板回転保持装置は、回転部材に向けて電流に変換可能なエネルギーを放射するように設けられたエネルギー放射手段をさらに備え、電流発生手段は、エネルギー放射手段により放射されたエネルギーを受けるように回転部材に設けられ、受けたエネルギーから電流を発生し、エネルギー放射手段および電流発生手段は、電流発生手段が回転部材の任意の停止位置および任意の回転位置でエネルギー放射手段により放射されるエネルギーを受けるように配置されてもよい。

この場合、エネルギー放射手段により回転部材に向けて電流に変換可能なエネルギーが放射される。エネルギー放射手段により放射されたエネルギーは、回転部材に設けられた電流発生手段により受けられる。そして、電流発生手段により受けたエネルギーから電流が発生される。このような構成において、回転部材が任意の停止位置および任意の回転位置にある場合でも、電流発生手段はエネルギー放射手段により放射されたエネルギーを用いて電流を発生することができる。

また、磁界検出素子に供給する電流を発生するためにエネルギー放射手段から電流発生手段にエネルギーが伝送されるので、磁界検出素子に電流を供給するための配線が複雑化することを防止することができる。

さらに、エネルギー放射手段と電流発生手段とが非接触であるため、部材間の摺動によるパーティクルの発生を防止することができる。

（６）エネルギー放射手段および電流発生手段の少なくとも一方は、回転部材の回転軸を中心とする環状領域に配置され、エネルギー放射手段および電流発生手段の他方は、環状領域の少なくとも一部に対向するように配置されてもよい。

この場合、エネルギー放射手段および電流発生手段の少なくとも一方が上記環状領域に配置され、他方が環状領域の少なくとも一部に対向するように配置される。それにより、回転部材が任意の停止位置および任意の回転位置にある場合でも、電流発生手段はエネルギー放射手段により放射されたエネルギーを用いて電流を発生することができるとともに、基板回転保持装置の省スペース化および軽量化を図ることができる。

（７）エネルギー放射手段は、エネルギーとして磁気エネルギーを発生する磁気エネルギー発生手段を含んでもよい。この場合、電流発生手段は、磁気エネルギー発生手段により発生された磁気エネルギーを受け、電流を発生させることができる。

（８）電流発生手段は、磁気エネルギー発生手段により発生される磁気エネルギーを交流電流に変換するコイルを含んでもよい。この場合、コイルは、磁気エネルギー発生手段により発生された磁気エネルギーを受け、当該磁気エネルギーを交流電流に変換することができる。

（９）基板回転保持装置は、コイルから出力される交流電流を直流電流に変換するとともに得られた直流電流を複数の磁界検出素子に供給する変換回路をさらに備えてもよい。

この場合、コイルから出力される交流電流が変換回路により直流電流に変換されるとともに、変換後の直流電流が当該変換回路により複数の磁界検出素子に供給される。これにより、複数の磁界検出素子は、それぞれ対応する可動式保持部材の磁石から受ける磁界に応じた直流電圧を出力できる。その結果、基板の保持状態および非保持状態に対応して発光手段が発光状態または非発光状態となる。したがって、基板の保持状態および非保持状態を容易に判別することができる。

（１０）エネルギー放射手段は、エネルギーとして光エネルギーを発生する光エネルギー発生手段を含んでもよい。この場合、電流発生手段は、光エネルギー発生手段により発生された光エネルギーを受け、電流を発生することができる。

（１１）電流発生手段は、光エネルギー発生手段により発生された光エネルギーを電流に変換する光起電力素子を含んでもよい。この場合、光起電力素子は、光エネルギー発生手段により発生された光エネルギーを受け、当該光エネルギーを電流に変換することができる。

（１２）電流発生手段は、回転部材に設けられた電池を含んでもよい。この場合、電池により複数の磁界検出素子に電流を供給することができる。

また、磁界検出素子に回転部材上に設けられた電池から電流が供給されるので、磁界検出素子に電流を供給するための配線が複雑化することを防止することができる。

さらに、電池が回転部材上に設けられているため、部材間の摺動によるパーティクルの発生を防止することができる。

（１３）検出手段は、複数の可動式保持部材にそれぞれ対応するように回転部材に設けられた複数の検出素子を含み、発光手段は、複数の検出素子の出力信号をそれぞれ光信号として発生する複数の発光部を含み、受光手段は、複数の発光部により発生される光信号をそれぞれ受けるように回転部材とは異なる位置に設けられる複数の受光部を含んでもよい。

この場合、複数の検出素子の出力信号がそれぞれ光信号として複数の発光部により発生される。そして、複数の発光部により発生される光信号が、回転部材とは異なる位置に設けられた複数の受光部によりそれぞれ受けられる。このような構成により、複数の受光部は、回転部材の任意の停止位置および任意の回転位置で複数の発光部により発生される光信号を受けることが可能となる。

（１４）基板回転保持装置は、受光手段の出力信号に基づいて回転駆動手段を制御する制御手段をさらに備えてもよい。この場合、制御手段は、受光手段の出力信号、すなわち、基板の保持状態および非保持状態に基づいて回転駆動手段を制御できる。したがって、基板の非保持状態での処理による基板の破損を防止することができる。

（１５）第２の発明に係る基板処理装置は、基板を保持する第１の発明に係る基板回転保持装置と、基板回転保持装置により回転される基板に処理を行う処理手段とを備えたものである。

第２の発明に係る基板処理装置においては、第１の発明に係る基板回転保持装置が用いられているので、回転部材がどのような位置に停止している場合でも、基板の保持状態および非保持状態を容易に検出することが可能となる。また、基板の回転中に常時基板の保持状態および非保持状態を検出することが可能となる。したがって、各可動式保持部材により保持されていない状態で処理が行われた場合における基板の破損を防止することが可能となる。また、上記検出結果に基づいて基板の確実な保持状態で処理手段により処理を行うことができるので、基板の破損が発生することを確実に防止することができる。

本発明によれば、基板の任意の停止位置および任意の回転位置で基板の保持状態および非保持状態を容易に検出することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態に係る基板回転保持装置（スピンチャック）およびこれを備えた基板処理装置について図面を参照しながら説明する。

以下の説明において、基板とは、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、および光ディスク用基板等をいう。

（１）第１の実施の形態
（１−１）基板処理装置の構成
以下、第１の実施の形態に係る基板回転保持装置（スピンチャック）およびこれを備えた基板処理装置の構成について図面を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。また、図２は、図１の基板処理装置の基板回転保持装置の構成を示す下面図である。

図１に示すように、基板処理装置１００は、基板回転保持装置５００および処理液供給ノズル５０を備える。基板回転保持装置５００は、円形のスピンベース（回転台）１を備える。スピンベース１は、鉛直方向の回転軸Ｐの周りでモータ３００により回転駆動される。

図２に示すように、スピンベース１の上面には、上記回転軸Ｐと同軸の円周に沿って複数（図２では、６つ）の回動式保持部材２がほぼ等角度間隔で回転可能に取り付けられている。

各回動式保持部材２は、円柱状の支持部２１と突起状の保持部２２とを有する。保持部２２は、支持部２１の上面の偏心した位置に設けられている。各回動式保持部材２は、後述する図３に示される保持部材駆動機構３１０により鉛直方向の回転軸の周りで回転駆動される。また、各回動式保持部材２の支持部２１の内部には、磁石２ａがそれぞれ設けられている。

本実施の形態では、回動式保持部材２が下から見て反時計方向に回転した場合に、複数の回動式保持部材２の保持部２２の外周面が基板Ｗの外周端部から離間する。この場合、基板Ｗは、回動式保持部材２により保持されていない状態（非保持状態）となる。

これに対して、回動式保持部材２が下から見て時計方向に回転した場合に、複数の回動式保持部材２の保持部２２の外周面が基板Ｗの外周端部に当接する。この場合、基板Ｗは、回動式保持部材２により保持されている状態（保持状態）となる。

スピンベース１の上面の各回動式保持部材２の近傍には、ホール素子３がそれぞれ設けられている。各ホール素子３は、対応する各回動式保持部材２が時計方向および反時計方向に回転した場合に、各磁石２ａの磁力をそれぞれ検出する。

図２に示すように、スピンベース１の下面の中央部には、回転軸Ｐを中心として環状の受電コイル４が設けられている。受電コイル４は、環状のコイル芯周りに導線が巻回された構成を有する。各ホール素子３は、導線５ａ，５ｂにより上記受電コイル４に電気的に接続されている。

また、スピンベース１の下面の上記受電コイル４の外側を取り囲むように回転軸Ｐを中心として環状の発光部６が設けられている。この発光部６は、直径が異なる環状の６つの発光素子群６ａ〜６ｆから構成されている。

発光素子群６ａ〜６ｆの各々は、導線７ａ，７ｂによりそれぞれ各ホール素子３に電気的に接続されている。なお、図１においては、一のホール素子３が発光素子群６ｄに接続されている場合が示されている。発光素子群６ａ〜６ｆの詳細な構成については後述する。

スピンベース１の下方には、受電コイル４に対向するように、受電コイル４と所定の距離を隔てて環状の送電コイル８が設けられている。送電コイル８は受電コイル４と同様の構成を有する。また、上記発光素子群６ａ〜６ｆに対向するように、発光素子群６ａ〜６ｆとそれぞれ所定の距離を隔てて、直径が異なる環状の６つの受光素子群９ａ〜９ｆがそれぞれ設けられている。受光素子群９ａ〜９ｆが受光部９を構成する。なお、受光素子群９ａ〜９ｆの詳細な構成については後述する。送電コイル８および受光部９は、スピンベース１の回転には連動しないように固定されている。

スピンベース１の上方には、基板Ｗ上に各種処理液を供給する処理液供給ノズル５０が設けられている。処理液供給ノズル５０は、アーム５１に固定され、水平面内で揺動可能に構成されている。

（１−２）基板処理装置の制御系の構成
続いて、基板処理装置１００の制御系について説明する。図３は、第１の実施の形態に係る基板処理装置１００の制御系を示すブロック図である。

図３に示すように、基板処理装置１００は、制御部２０を備える。この制御部２０には、上述した送電コイル８が接続されている。また、制御部２０には、上述した受光素子群９ａ〜９ｆの各々の一対の端子がそれぞれ接続されている。

ここで、スピンベース１は、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣ変換回路２３を備える。ＡＣ−ＤＣ変換回路２３は、整流回路および平滑回路からなる。このＡＣ−ＤＣ変換回路２３の一対の入力端子には、上述した受電コイル４が接続されている。

ＡＣ−ＤＣ変換回路２３の一対の出力端子の一方は、導線５ａにより上述の各ホール素子３の制御端子Ｃ１にそれぞれ接続されている。また、ＡＣ−ＤＣ変換回路２３の一対の出力端子の他方は、導線５ｂによりホール素子３の制御端子Ｃ２にそれぞれ接続されている。

また、各ホール素子３の出力端子Ｏ１は、導線７ａにより発光素子群６ａ〜６ｆの一対の端子の一方に接続されている。各ホール素子３の出力端子Ｏ２は、導線７ｂにより発光素子群６ａ〜６ｆの一対の端子の他方に接続されている。

このような構成において、制御部２０によって発生された交流電流が送電コイル８に与えられる。それにより、送電コイル８は、交番磁界を発生する。

受電コイル４は、送電コイル８により発生された交番磁界を受け、電磁誘導により交流電流を発生する。そして、ＡＣ−ＤＣ変換回路２３は、受電コイル４から受けた交流電流を直流電流に変換する。ＡＣ−ＤＣ変換回路２３は、変換後の直流電流を各ホール素子３にそれぞれ与える。

さらに、制御部２０には、モータ３００、保持部材駆動機構３１０、処理液供給系３２０および警報装置３３０が接続されている。保持部材駆動機構３１０は、磁力により複数の回動式保持部材２を回転駆動する。なお、保持部材駆動機構３１０は、機械的機構により複数の回動式保持部材２を回転駆動してもよい。処理液供給系３２０は、処理液供給ノズル５０に処理液を供給する。警報装置３３０は、音声出力装置および表示灯を含み、回動式保持部材２の異常を示す警報を音声または光より発生する。

本実施の形態においては、発光素子群６ａ〜６ｆは、それぞれ環状領域に配置された複数の発光ダイオードからなる。また、受光素子群９ａ〜９ｆは、それぞれ環状領域に配置された複数のフォトダイオードからなる。以下、これについて図面を参照しながら説明する。

図４は、発光素子群６ａ〜６ｆおよび受光素子群９ａ〜９ｆの各構成をそれぞれ示す回路図である。なお、発光素子群６ａ〜６ｆの各構成は同じであり、受光素子群９ａ〜９ｆの各構成は同じであるので、図４では、発光素子群６ａの構成および受光素子群９ａの構成を例として説明する。

図４に示すように、発光素子群６ａは、環状領域に配置された複数の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎを有する。また、受光素子群９ａは、環状領域に配置された複数のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎを有する。

発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎは、ホール素子３の出力端子Ｏ１と出力端子Ｏ２との間に並列に接続されている。また、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎは、制御部２０の一対の端子間に並列に接続されている。

ホール素子３の一対の出力端子Ｏ１，Ｏ２間に電圧が出力されると、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎに電流が流れる。それにより、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎが発光する。

発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎが発光すると、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎに電流が流れる。それにより、制御部２０に電流が検出信号として与えられる。

（１−３）ホール素子の動作原理
次いで、ホール素子３の動作原理について図面を参照しながら説明する。図５は、ホール素子３の動作原理を説明するための説明図である。

図５に示すように、ホール素子３は、対向する一対の端面に制御端子Ｃ１，Ｃ２を有し、対向する一対の側面に出力端子Ｏ１，Ｏ２を有する。

このような構成において、ＡＣ−ＤＣ変換回路２３によりホール素子３の一対の制御端子Ｃ１，Ｃ２に電流が流されつつ、図１の回動式保持部材２内に設けられた磁石２ａがホール素子３に近接すると、電流に垂直な方向に磁界が発生する。それにより、ホール効果により出力端子Ｏ１，Ｏ２間に上記磁界にほぼ比例した電圧が発生する。この場合、図４の発光素子群６ａ〜６ｆが発光する。

（１−４）基板の保持状態の検出動作
本実施の形態では、各回動式保持部材２が時計方向に回転することにより基板Ｗが保持状態となった際に、各回動式保持部材２内の磁石２ａが各ホール素子３に近接する。これにより、ホール素子３内に電圧が生じる。

各ホール素子３内に生じた電圧により発光素子群６ａ〜６ｆに電流がそれぞれ流れる。それにより、発光素子群６ａ〜６ｆがそれぞれ発光する。受光素子群９ａ〜９ｆは、発光素子群６ａ〜６ｆにより発生された光をそれぞれ検出すると、制御部２０にそれぞれ電流を検出信号として与える。制御部２０は、受光素子群９ａ〜９ｆの少なくとも１つから検出信号が与えられない場合に、モータ３００、保持部材駆動機構３１０、処理液供給系３２０および警報装置３３０を制御する。この場合、制御部２０は、例えば、モータ３００の回転を停止させることによりスピンベース１の回転を停止させるとともに、処理液供給系３２０による処理液の供給を停止させ、警報装置３３０により警報を発生させる。

また、制御部２０は、保持部材駆動機構３１０を制御することにより複数の回動式保持部材２を一旦非保持状態にした後、再度保持状態にし、全ての受光素子群９ａ〜９ｆから検出信号が与えられるか否かを再度判定する。それにより、回動式保持部材２の一時的な動作不良か、または回動式保持部材２の故障かを判別することができる。

（１−５）第１の実施の形態における効果
このように、本実施の形態においては、回動式保持部材２の磁石２ａがホール素子３に近接する場合（基板Ｗが保持状態の場合）に当該ホール素子３に生じる電圧を利用することによって、環状の発光部６を発光させる。そして、発光部６による光を環状の受光部９により検出する。

このような構成により、ホール素子３がスピンベース１上に設けられているので、スピンベース２０１の停止位置および回転位置にかかわらずホール素子３により常時回動式保持部材２の保持状態および非保持状態を検出することができる。また、ホール素子３による検出結果がスピンベース１の任意の停止位置および任意の回転位置で発光部６から受光部９に光学的に伝達される。

これにより、スピンベース１がどのような位置に停止している場合でも、基板Ｗの保持状態および非保持状態を容易に検出することが可能となる。また、基板Ｗの回転中に常時基板Ｗの保持状態および非保持状態を検出することが可能となる。したがって、各回動式保持部材２により保持されていない状態で処理が行われた場合における基板Ｗの破損を防止することが可能となる。

また、ホール素子３による検出結果が環状の発光部６から環状の受光部９に光学的に伝達されるので、ホール素子３による検出結果をスピンベース１から制御部２０に伝達するための配線が複雑化することを防止することができる。

さらに、ホール素子３に供給する電流を発生するために環状の送電コイル８から環状の受電コイル４に磁気エネルギーが伝送されるので、ホール素子３に電流を供給するための配線が複雑化することを防止することができる。

また、発光部６と受光部９とが非接触であり、送電コイル８と受電コイル４とが非接触であるため、部材間の摺動によるパーティクルの発生を防止することができる。

また、本実施の形態においては、６つの回動式保持部材２にそれぞれ対応する６つの発光素子群６ａ〜６ｆを設けていることによって、各回動式保持部材２による基板Ｗの保持状態および非保持状態をそれぞれ検出することができる。したがって、動作不良または故障が生じた回動式保持部材２を容易に判別することができる。

（２）第２の実施の形態
図６は、第２の実施の形態に係る基板処理装置の制御系を示すブロック図である。

図６に示すように、第２の実施の形態に係る基板処理装置１００ａの制御系の構成が、第１の実施の形態に係る基板処理装置１００の制御系の構成（図３）と異なる点は、環状の送電コイル８の代わりに環状の光源３１が設けられている点、ならびに、環状の受電コイル４およびＡＣ−ＤＣ変換回路２３の代わりに環状の太陽電池３２がスピンベース１（図１）に設けられている点である。

光源３１は、制御部２０に接続されている。また、太陽電池３２の一対の端子の一方は、導線５ａにより各ホール素子３の制御端子Ｃ１にそれぞれ接続され、当該一対の端子の他方は、導線５ｂにより各ホール素子３の制御端子Ｃ２にそれぞれ接続されている。

このように、本実施の形態においても、回動式保持部材２の磁石２ａがホール素子３に近接する場合（基板Ｗが保持状態の場合）に当該ホール素子３に生じる電圧を利用することによって、環状の発光部６を発光させる。そして、発光部６による光を環状の受光部９により検出する。

このような構成により、ホール素子３がスピンベース１上に設けられているので、スピンベース２０１の停止位置および回転位置にかかわらずホール素子３により常時回動式保持部材２の保持状態および非保持状態を検出することができる。また、ホール素子３による検出結果がスピンベース１の任意の停止位置および任意の回転位置で発光部６から受光部９に光学的に伝達される。

これにより、スピンベース１がどのような位置に停止している場合でも、基板Ｗの保持状態および非保持状態を容易に検出することが可能となる。また、基板Ｗの回転中に常時基板Ｗの保持状態および非保持状態を検出することが可能となる。したがって、各回動式保持部材２により保持されていない状態で処理が行われた場合における基板Ｗの破損を防止することが可能となる。

また、ホール素子３による検出結果が環状の発光部６から環状の受光部９に光学的に伝達されるので、ホール素子３による検出結果をスピンベース１から制御部２０に伝達するための配線が複雑化することを防止することができる。

さらに、ホール素子３に供給する電流を発生するために環状の光源３１から環状の太陽電池３２に光エネルギーが伝送されるので、ホール素子３に電流を供給するための配線が複雑化することを防止することができる。

また、発光部６と受光部９とが非接触であり、光源３１と太陽電池３２とが非接触であるため、部材間の摺動によるパーティクルの発生を防止することができる。

また、本実施の形態においても、６つの回動式保持部材２にそれぞれ対応する６つの発光素子群６ａ〜６ｆを設けていることによって、各回動式保持部材２による基板Ｗの保持状態および非保持状態をそれぞれ検出することができる。したがって、動作不良または故障が生じた回動式保持部材２を容易に判別することができる。

さらに、本実施の形態においては、太陽電池３２により直流電流を得ることができるので、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣ変換回路２３が不要となる。したがって、基板処理装置１００ａの小型化を図ることができる。

（３）第３の実施の形態
図７は、第３の実施の形態に係る基板処理装置の制御系を示すブロック図である。

図７に示すように、第３の実施の形態に係る基板処理装置１００ｂの制御系の構成が、第１の実施の形態に係る基板処理装置１００の制御系の構成（図３）と異なる点は、送電コイル８が設けられていない点、ならびに、環状の受電コイル４およびＡＣ−ＤＣ変換回路２３の代わりにバッテリ３３がスピンベース１（図１）に設けられている点である。

バッテリ３３の一対の端子の一方は、導線５ａにより各ホール素子３の制御端子Ｃ１にそれぞれ接続され、当該一対の端子の他方は、導線５ｂにより各ホール素子３の制御端子Ｃ２にそれぞれ接続されている。

このように、本実施の形態においても、回動式保持部材２の磁石２ａがホール素子３に近接する場合（基板Ｗが保持状態の場合）に当該ホール素子３に生じる電圧を利用することによって、環状の発光部６を発光させる。そして、発光部６による光を環状の受光部９により検出する。

このような構成により、ホール素子３がスピンベース１上に設けられているので、スピンベース２０１の停止位置および回転位置にかかわらずホール素子３により常時回動式保持部材２の保持状態および非保持状態を検出することができる。また、ホール素子３による検出結果がスピンベース１の任意の停止位置および任意の回転位置で発光部６から受光部９に光学的に伝達される。

これにより、スピンベース１がどのような位置に停止している場合でも、基板Ｗの保持状態および非保持状態を容易に検出することが可能となる。また、基板Ｗの回転中に常時基板Ｗの保持状態および非保持状態を検出することが可能となる。したがって、各回動式保持部材２により保持されていない状態で処理が行われた場合における基板Ｗの破損を防止することが可能となる。

また、ホール素子３による検出結果が環状の発光部６から環状の受光部９に光学的に伝達されるので、ホール素子３による検出結果をスピンベース１から制御部２０に伝達するための配線が複雑化することを防止することができる。

さらに、ホール素子３にスピンベース１上に設けられたバッテリ３３から電流が供給されるので、ホール素子３に電流を供給するための配線が複雑化することを防止することができる。

また、発光部６と受光部９とが非接触であり、バッテリ３３がスピンベース１上に設けられているため、部材間の摺動によるパーティクルの発生を防止することができる。

また、本実施の形態においても、６つの回動式保持部材２にそれぞれ対応する６つの発光素子群６ａ〜６ｆを設けていることによって、各回動式保持部材２による基板Ｗの保持状態および非保持状態をそれぞれ検出することができる。したがって、動作不良または故障が生じた回動式保持部材２を容易に判別することができる。

さらに、本実施の形態においては、バッテリ３３を採用することにより電流発生手段を最小化することができる。これにより、基板処理装置１００ｂの小型化を図ることができる。

（４）他の実施の形態
上記実施の形態では、発光素子群６ａ〜６ｆおよび受光素子群９ａ〜９ｆをそれぞれ環状のものとしたが、これに限定されるものではなく、発光素子群６ａ〜６ｆおよび受光素子群９ａ〜９ｆのうちどちらか一方を環状のものとしてもよい。例えば、環状の発光素子群６ａ〜６ｆの代わりに、環状の受光素子群９ａ〜９ｆの一部の領域にそれぞれ対向する発光素子を設けてもよく、環状の受光素子群９ａ〜９ｆの代わりに、環状の発光素子群６ａ〜６ｆの一部の領域にそれぞれ対向する受光素子を設けてもよい。この場合、基板回転保持装置５００の省スペース化および軽量化を図ることができる。

また、上記実施の形態では、ホール素子３を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば近接センサ、光電センサ等の他の非接触検出器を用いることが可能である。

また、上記実施の形態では、各ホール素子３に供給する電流を発生するために、受電コイル４および送電コイル８による磁気エネルギー、光源３１による光エネルギー、およびバッテリ３３による化学エネルギーを用いているが、これに限定されるものではなく、例えばマイクロ波等の他のエネルギーを用いて電流を発生することも可能である。

また、上記実施の形態では、受電コイル４および送電コイル８をそれぞれ環状のものとしたが、これに限定されるものではなく、受電コイル４および送電コイル８のうちどちらか一方を環状のものとしてもよい。例えば、環状の受電コイル４の代わりに、環状の送電コイル８の一部の領域に対向する受電コイルを設けてもよく、環状の送電コイル８の代わりに、環状の受電コイル４の一部の領域に対向する送電コイルを設けてもよい。この場合、基板回転保持装置５００の省スペース化および軽量化を図ることができる。

さらに、上記実施の形態では、基板Ｗが保持状態の場合に発光素子群６ａ〜６ｆが発光することとしたが、これに限定されるものではなく、基板Ｗが非保持状態の場合に発光素子群６ａ〜６ｆが発光するように設定してもよい。

さらに、上記実施の形態では、複数の発光素子群６ａ〜６ｆおよび複数の受光素子群９ａ〜９ｆが複数の回動式保持部材２にそれぞれ対応して設けられているが、１つの発光素子群および１つの受光素子群が複数の回動式保持部材２に共通に設けられてもよい。

また、上記実施の形態では、発光素子群６ａ〜６ｆが発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎにより構成されているが、これに限定されず、レーザダイオード等の他の発光素子により構成されてもよい。

また、上記実施の形態では、受光素子群９ａ〜９ｆがフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎにより構成されているが、これに限定されず、ＣＣＤ（電荷結合素子）等の他の受光素子により構成されてもよい。

（５）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態においては、スピンベース１が回転部材の例であり、モータ３００が回転駆動手段の例であり、回動式保持部材２が可動式保持部材の例であり、ホール素子３が検出手段、磁界検出素子および検出素子の例であり、発光部６が発光手段の例であり、受光部９が受光手段の例であり、発光素子群６ａ〜６ｆが複数の発光部の例であり、受光素子群９ａ〜９ｆが複数の受光部の例であり、受電コイル４およびＡＣ−ＤＣ変換回路２３の組み合わせ、太陽電池３２、ならびにバッテリ３３が電流発生手段の例である。

また、上記実施の形態においては、送電コイル８および光源３１がエネルギー放射手段の例であり、送電コイル８が磁気エネルギー発生手段の例であり、受電コイル４がコイルの例であり、ＡＣ−ＤＣ変換回路２３が変換回路の例であり、光源３１が光エネルギー発生手段の例であり、太陽電池３２が光起電力素子の例であり、バッテリ３３が電池の例であり、制御部２０が制御手段の例であり、処理液供給系３２０が処理手段の例である。

なお、請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることも可能である。

本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、および光ディスク用基板等の処理を行う際に利用することができる。

第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。 図１の基板処理装置の基板回転保持装置の構成を示す下面図である。 第１の実施の形態に係る基板処理装置の制御系を示すブロック図である。 発光素子群および受光素子群の各構成をそれぞれ示す回路図である。 ホール素子の動作原理を説明するための説明図である。 第２の実施の形態に係る基板処理装置の制御系を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る基板処理装置の制御系を示すブロック図である。 従来の基板処理装置における基板回転保持装置の構成を簡単に示した模式図である。 従来の基板処理装置において基板の保持状態および非保持状態を検出する検出手段の構成を簡単に示した模式図である。

符号の説明

１ スピンベース
２ 回動式保持部材
２ａ 磁石
３ ホール素子
４ 受電コイル
５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ 導線
６ 発光部
６ａ〜６ｆ 発光素子群
８ 送電コイル
９ 受光部
９ａ〜９ｆ 受光素子群
２０ 制御部
２１ 支持部
２２ 保持部
２３ ＡＣ−ＤＣ変換回路
３１ 光源
３２ 太陽電池
３３ バッテリ
５０ 処理液供給ノズル
５１ アーム
１００，１００ａ，１００ｂ 基板処理装置
３００ モータ
３１０ 保持部材駆動機構
３２０ 処理液供給系
３３０ 警報装置
５００ 基板回転保持装置

Claims (15)

1. 基板を保持しつつ回転させる基板回転保持装置であって、
   回転軸の周りで回転可能に設けられた回転部材と、
   前記回転部材を回転させる回転駆動手段と、
   基板の外周端部に当接して基板を保持する基板保持位置と基板の外周端部から離間する基板解放位置との間で移動可能に前記回転部材に設けられた複数の可動式保持部材と、
   前記複数の可動式保持部材による基板の保持状態を検出するように前記回転部材に設けられた検出手段と、
   前記回転部材に設けられ、前記検出手段の出力信号を光信号として発生する発光手段と、
   前記発光手段により発生される光信号を受けるように前記回転部材とは異なる位置に固定された受光手段とを備え、
   前記発光手段および前記受光手段は、前記受光手段が前記回転部材の任意の停止位置および任意の回転位置で前記発光手段により発生される光信号を受けるように配置されたことを特徴とする基板回転保持装置。
2. 前記発光手段および前記受光手段の少なくとも一方は、前記回転部材の回転軸を中心とする環状領域に配置され、
   前記発光手段および前記受光手段の他方は、前記環状領域の少なくとも一部に対向するように配置されたことを特徴とする請求項１記載の基板回転保持装置。
3. 前記複数の可動式保持部材の各々は磁石を有し、
   前記検出手段は、前記複数の可動式保持部材にそれぞれ対応して設けられ、対応する可動式保持部材の磁石から受ける磁界を検出することにより基板の保持状態または非保持状態を検出する複数の磁界検出素子を含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板回転保持装置。
4. 前記複数の磁界検出素子にそれぞれ電流を供給する電流発生手段をさらに備え、
   前記複数の磁界検出素子は、それぞれ対応する可動式保持部材の磁石から受ける磁界に応じた電圧を出力し、
   前記発光手段は、前記複数の磁界検出素子から出力される電圧に基づいて発光状態または非発光状態となることを特徴とする請求項１または２記載の基板回転保持装置。
5. 前記回転部材に向けて電流に変換可能なエネルギーを放射するように設けられたエネルギー放射手段をさらに備え、
   前記電流発生手段は、前記エネルギー放射手段により放射されたエネルギーを受けるように前記回転部材に設けられ、受けたエネルギーから電流を発生し、
   前記エネルギー放射手段および前記電流発生手段は、前記電流発生手段が前記回転部材の任意の停止位置および任意の回転位置で前記エネルギー放射手段により放射されるエネルギーを受けるように配置されたことを特徴とする請求項４記載の基板回転保持装置。
6. 前記エネルギー放射手段および前記電流発生手段の少なくとも一方は、前記回転部材の回転軸を中心とする環状領域に配置され、
   前記エネルギー放射手段および前記電流発生手段の他方は、前記環状領域の少なくとも一部に対向するように配置されたことを特徴とする請求項５記載の基板回転保持装置。
7. 前記エネルギー放射手段は、前記エネルギーとして磁気エネルギーを発生する磁気エネルギー発生手段を含むことを特徴とする請求項６記載の基板回転保持装置。
8. 前記電流発生手段は、前記磁気エネルギー発生手段により発生される磁気エネルギーを交流電流に変換するコイルを含むことを特徴とする請求項７記載の基板回転保持装置。
9. 前記コイルから出力される交流電流を直流電流に変換するとともに得られた直流電流を前記複数の磁界検出素子に供給する変換回路をさらに備えることを特徴とする請求項８記載の基板回転保持装置。
10. 前記エネルギー放射手段は、前記エネルギーとして光エネルギーを発生する光エネルギー発生手段を含むことを特徴とする請求項５記載の基板回転保持装置。
11. 前記電流発生手段は、前記光エネルギー発生手段により発生された光エネルギーを電流に変換する光起電力素子を含むことを特徴とする請求項１０記載の基板回転保持装置。
12. 前記電流発生手段は、前記回転部材に設けられた電池を含むことを特徴とする請求項４記載の基板回転保持装置。
13. 前記検出手段は、前記複数の可動式保持部材にそれぞれ対応するように前記回転部材に設けられた複数の検出素子を含み、
    前記発光手段は、前記複数の検出素子の出力信号をそれぞれ光信号として発生する複数の発光部を含み、
    前記受光手段は、前記複数の発光部により発生される光信号をそれぞれ受けるように前記回転部材とは異なる位置に設けられる複数の受光部を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の基板回転保持装置。
14. 前記受光手段の出力信号に基づいて前記回転駆動手段を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の基板回転保持装置。
15. 基板を保持する請求項１〜１４のいずれかに記載の基板回転保持装置と、
    前記基板回転保持装置により回転される基板に処理を行う処理手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。

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