JP2013051265A - 昇降ユニットおよび基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カップ部を昇降する昇降ユニットの高さを低減することを図る。
【解決手段】昇降ユニット５０は、第１シャフト５４１、ボールねじナット５４２およびスプラインナット５４３を有するボールねじスプライン５４を備え、第１シャフトはカップ部に固定される。サーボモータ５６の第２シャフト５６１は、第１シャフトに略平行であり、第１シャフトに垂直な方向において少なくとも一部が第１シャフトに対向する。これにより、昇降ユニットの高さが低減される。ボールねじナットおよび第２シャフトには互いに係合する第１および第２平歯車５７１，５７２がそれぞれ固定され、第１シャフトを昇降する際に、第２シャフトの回転がボールねじナットに減速して伝達される。これにより、昇降ユニットでは、カップ部の位置を保持する際にサーボモータにおいて必要となる回転トルクが小さくなり、消費電力の削減が図られる。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板処理装置において基板の周囲を囲むカップ部を上下方向に昇降する昇降ユニット、および、基板を処理する基板処理装置に関する。

従来より、半導体デバイスの製造等では、基板に各種処理を施す基板処理装置が用いられている。基板上に処理液を供給する基板処理装置では、基板の周囲を囲んで当該基板から飛散する処理液を受け止めるカップ部が設けられる。カップ部は昇降ユニットにより上下方向に昇降することにより、処理時にカップ部内に配置される基板の搬入および搬出が可能となる。

例えば、特許文献１の昇降機構（昇降ユニット）では、上端部がカップ部に固定されたシャフトの外周面において鉛直方向に伸びる溝部とねじ溝とが形成され、当該溝部にスプライン軸受が嵌合され、当該ねじ溝にボールねじ用ナットが螺合される。ボールねじ用ナットは、中空構造を有するカップリングを介してサーボモータの回転軸に接続され、カップリングの内部にシャフトが挿通される。特許文献１の昇降機構では、サーボモータが駆動されると、その回転力がカップリングを介してボールねじ用ナットに伝達され、シャフトが鉛直方向に移動し、カップ部が昇降する。

特開２００８−１４１０１０号公報

ところが、特許文献１の昇降ユニットでは、シャフトおよびサーボモータが同一軸上に（直列的に）配置されるため、昇降ユニットの高さを低減することが困難であり、基板処理装置の薄型化に支障が生じる。また、特許文献１のように、サーボモータを利用する昇降ユニットでは、カップ部の位置を保持する際にサーボモータを継続的に励磁させる必要があるため、基板処理装置における消費電力の削減が容易ではない。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、昇降ユニットの高さを低減することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板処理装置において基板の周囲を囲むカップ部を上下方向に昇降する昇降ユニットであって、ねじ溝およびスプライン溝が形成されるとともにカップ部に固定される第１シャフト、前記第１シャフトの前記ねじ溝に螺合するボールねじナット、および、前記第１シャフトの前記スプライン溝に係合するスプラインナットを有するボールねじスプラインと、前記第１シャフトが上下方向を向くように前記スプラインナットを支持する支持部と、前記第１シャフトに垂直な方向において少なくとも一部が前記第１シャフトに対向するとともに前記第１シャフトに略平行な第２シャフトを有し、前記第２シャフトを回転するモータと、前記第２シャフトの回転を前記ボールねじナットに伝達する伝達機構とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の昇降ユニットであって、前記伝達機構は、前記第２シャフトの回転を前記ボールねじナットに減速して伝達する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の昇降ユニットであって、前記第１シャフトの下端の可動範囲における最も下方の位置よりも前記モータの下端が上方に位置する。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の昇降ユニットであって、前記伝達機構が、前記ボールねじナットに固定される第１平歯車と、前記第２シャフトに固定されるとともに前記第１平歯車と係合する第２平歯車とを備える。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の昇降ユニットであって、前記第２平歯車が、片持ち状態で支持される前記第２シャフトに固定され、前記第１シャフトに垂直な方向に関して、前記第１シャフトと前記モータとの中心間距離が、前記第１平歯車と前記第２平歯車との中心間距離よりも小さい。

請求項６に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持する保持部と、処理液を前記基板に供給する処理液供給部と、前記基板の周囲を囲んで前記基板から飛散する処理液を受け止めるカップ部と、前記カップ部を上下方向に昇降する請求項１ないし５のいずれかに記載の昇降ユニットとを備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基板処理装置であって、前記カップ部の外側に設けられ、上端が前記カップ部の上端よりも上方に配置されたもう１つのカップ部と、前記昇降ユニットと同様の構造を有し、前記もう１つのカップ部を昇降するもう１つの昇降ユニットとを備える。

本発明によれば、昇降ユニットの高さを低減することができる。

また、請求項２の発明では、消費電力の削減を図ることができる。また、請求項３の発明では、昇降ユニットの高さをさらに低減することができ、請求項５の発明では、第１シャフトの移動におけるバックラッシュ分の位置ずれの発生を抑制することができる。

基板処理装置の構成を示す図である。 第１ないし第３カップ部の平面図である。 第１ないし第３カップ部の分解斜視図である。 昇降ユニットの構成を示す図である。 制御ユニットの構成を示すブロック図である。 基板処理時における第１ないし第３カップ部の配置を説明するための図である。 基板処理時における第１ないし第３カップ部の配置を説明するための図である。 基板処理時における第１ないし第３カップ部の配置を説明するための図である。 制御ユニットの他の例を示すブロック図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の構成を示す図である。基板処理装置１は、所定の薬液やリンス液等により円形のシリコン基板（以下、単に「基板」という。）９を処理する枚葉式の装置である。

基板処理装置１は、基板９を水平に保持する保持部であるスピンチャック２１を備える。スピンチャック２１は、略円板状のスピンベース２２を有し、スピンベース２２には、中心軸Ｊ１を中心とするモータ２３の回転軸２４が接続される。スピンベース２２は、上カバー２２１および下カバー２２２を有し、上カバー２２１上には、基板９を保持するための複数の保持ピン２２３が設けられる。モータ２３は、水平方向に広がるベース１１上に設けられ、ベース１１上にはモータ２３および回転軸２４の周囲を囲む円筒状のカバー部材１１１がさらに設けられる。カバー部材１１１の上端部には、環状の鍔状部材１１２が設けられる。鍔状部材１１２は、外側に突出する部位と、当該部位の先端から上下方向（鉛直方向）の下方に屈曲する部位とを有する。

回転軸２４は中空形状であり、回転軸２４の内部には供給管３４が挿入される。供給管３４の上端は、スピンチャック２１上の基板９の下面に近接する位置に配置され、当該上端には裏面ノズル３３が設けられる。裏面ノズル３３は、基板９の裏面の中心部に対向する。供給管３４の下端は、第１ないし第３補助管３４１〜３４３に分岐しており、第１補助管３４１はバルブ３４４を介して第１薬液の供給源に接続される。また、第２補助管３４２はバルブ３４５を介して第２薬液の供給源に接続され、第３補助管３４３はバルブ３４６を介してリンス液（例えば純水）の供給源に接続される。基板処理装置１では、バルブ３４４〜３４６の開閉が制御されることにより、供給管３４および裏面ノズル３３を介して第１薬液、第２薬液およびリンス液（以下、「処理液」と総称する。）が基板９の裏面に選択的に供給される。

スピンチャック２１の上方には、基板９の中心部に向けて処理液を供給する処理ノズル３１が設けられる。処理ノズル３１はスピンチャック２１上の基板９に沿って移動可能である。処理ノズル３１には、供給管３２の一端が接続され、供給管３２の他端は、第１ないし第３補助管３２１〜３２３に分岐している。第１補助管３２１はバルブ３２４を介して第１薬液の供給源に接続され、第２補助管３２２はバルブ３２５を介して第２薬液の供給源に接続され、第３補助管３２３はバルブ３２６を介してリンス液の供給源に接続される。バルブ３２４〜３２６の開閉が制御されることにより、供給管３２および処理ノズル３１を介して第１薬液、第２薬液およびリンス液が基板９の表面（上面）に選択的に供給される。以上のように、基板処理装置１では、処理ノズル３１および裏面ノズル３３により、処理液を基板９に供給する処理液供給部３が実現される。

基板処理装置１は、中心軸Ｊ１を中心とする同心状の複数の（本実施の形態では、３個の）カップ部４１〜４３をさらに備え、後述する基板９の処理時には、カップ部４１〜４３によりスピンチャック２１上の基板９の周囲が囲まれる。カップ部４１〜４３は、例えばＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene、ポリテトラフルオロエチレン）にて形成される。以下の説明では、最も内側（中心軸Ｊ１側）に配置されるカップ部４１を第１カップ部４１と呼び、最も外側に配置されるカップ部４３を第３カップ部４３と呼び、第１カップ部４１と第３カップ部４３との間に配置されるカップ部４２を第２カップ部４２と呼ぶ。

図２は第１ないし第３カップ部４１〜４３の平面図であり、図３は第１ないし第３カップ部４１〜４３の分解斜視図である。各カップ部４１〜４３は、中心軸Ｊ１を中心とする略筒状の本体４１１，４２１，４３１、および、本体４１１，４２１，４３１の外周面から外側に突出するように設けられた一対の突出部４１０，４２０，４３０を有する。一対の突出部４１０，４２０，４３０の形状は、中心軸Ｊ１を含む面に対してほぼ面対称となる。

図１および図２に示すように、第１カップ部４１には一対の第１昇降ユニット５１が接続される。また、図２に示すように、第２カップ部４２には一対の第２昇降ユニット５２が接続され、第３カップ部４３には一対の第３昇降ユニット５３が接続される。第１ないし第３カップ部４１〜４３は、第１ないし第３昇降ユニット５１〜５３により互いに独立して上下方向に昇降可能であり、後述するように、図１の処理液供給部３から吐出される処理液の種類に応じて、各カップ部４１〜４３が上下方向の所定の位置に配置される。昇降ユニット５１〜５３の詳細については後述する。なお、図１は、図２中の中心軸Ｊ１と、一対の第１昇降ユニット５１における後述の第１シャフト５４１とを含む面における基板処理装置１の断面を示している。

図１に示すように、第１カップ部４１の本体４１１は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状の底部４１２を有する。底部４１２の内側縁部には、上方に突出する円筒状の内壁部４１３が設けられ、底部４１２の外側縁部には、上方に突出する円筒状の外壁部４１４が設けられる。第１カップ部４１が上昇すると、内壁部４１３がカバー部材１１１と鍔状部材１１２との間に配置される。内壁部４１３と外壁部４１４との間には、内壁部４１３側から外壁部４１４に向かって順に、略円筒状の案内壁４１５および円筒状の中壁部４１６が設けられる。案内壁４１５は底部４１２から上方に伸び、上部は内側かつ上方に向かって湾曲する。中壁部４１６は、外壁部４１４とほぼ同じ高さまで底部４１２から上方に伸びる。

内壁部４１３と案内壁４１５との間の底部４１２には、基板９上に供給された処理液が流入する環状の廃棄溝４１７が形成される。廃棄溝４１７には排気液機構４４が接続され、排気液機構４４により廃棄溝４１７内が強制的に排気されて処理液が、図示省略の廃棄ラインへと導かれる。案内壁４１５と中壁部４１６との間の底部４１２には、基板９上に供給された処理液を回収する内回収溝４１８が形成され、中壁部４１６と外壁部４１４との間の底部４１２には、基板９上に供給された処理液を回収する外回収溝４１９が形成される。内回収溝４１８および外回収溝４１９には、回収機構４５，４６がそれぞれ接続され、回収機構４５，４６により処理液が図示省略の回収タンクへと導かれる。

第２カップ部４２の本体４２１は、第１カップ部４１の案内壁４１５の外側に近接して設けられる。本体４２１の上部は内側かつ上方に向かって湾曲しており、その上端には案内壁４１５の上端の内側にて下方に突出する環状部４２５が設けられる。図１に示すように、第１カップ部４１と第２カップ部４２とが近接する状態では、第２カップ部４２の上端が、案内壁４１５の上端（以下、「第１カップ部４１の上端」ともいう。）よりも上方に配置され、環状部４２５が案内壁４１５の上端の内側近傍に配置される。

本体４２１の下部には、その内周面に沿って下方に伸びる内周壁部４２２、および、外周面に沿って下方に伸びる外周壁部４２３が形成され、内周壁部４２２と外周壁部４２３との間の空間が円筒状の収容溝４２４となる。第１カップ部４１と第２カップ部４２とが近接する状態では、第２カップ部４２の内周壁部４２２が第１カップ部４１の案内壁４１５と中壁部４１６との間に配置され、第２カップ部４２の外周壁部４２３が第１カップ部４１の中壁部４１６と外壁部４１４との間に配置される。また、第１カップ部４１の中壁部４１６は第２カップ部４２の収容溝４２４内に配置される。

第３カップ部４３の本体４３１は、第２カップ部４２の本体４２１の外側に近接して配置される。本体４３１の上部は内側かつ上方に向かって湾曲しており、その上端には第２カップ部４２の上端の内側にて下方に突出する環状部４３５が設けられる。本体４３１の下部には、その内周面に沿って下方に伸びるように下壁部４３２が形成される。図１に示すように、第１カップ部４１、第２カップ部４２および第３カップ部４３が互いに近接する状態では、第１カップ部４１の案内壁４１５の上端および第２カップ部４２の上端の内側近傍に環状部４３５が配置される。また、第３カップ部４３の下壁部４３２が、第２カップ部４２の外周壁部４２３と第１カップ部４１の外壁部４１４との間に配置される。

次に、第１ないし第３昇降ユニット５１〜５３について説明する。第１ないし第３昇降ユニット５１〜５３は互いに同様の構造であり、以下の説明では、第１ないし第３昇降ユニット５１〜５３を区別しない場合に、第１ないし第３昇降ユニット５１〜５３を昇降ユニット５０と総称する。

図４は、昇降ユニット５０の構成を示す図であり、後述の第１シャフト５４１および第２シャフト５６１を含む面にて切断した昇降ユニット５０の断面を示す。昇降ユニット５０は、外周面にねじ溝およびスプライン溝が形成される第１シャフト５４１を備え、第１シャフト５４１の上端は、カップ部４１〜４３の底部に設けられた固定部４９（図１参照）に連結部５４１１を介して固定される。第１シャフト５４１の螺旋状のねじ溝にはボールねじナット５４２が螺合され、第１シャフト５４１に沿う直線状のスプライン溝にはスプラインナット５４３が係合する。昇降ユニット５０では、第１シャフト５４１、ボールねじナット５４２およびスプラインナット５４３により、ボールねじスプライン５４が構築される。

スプラインナット５４３の上端部には第１シャフト５４１に対して外側へと広がる環状部位５４４が形成され、ボールねじスプライン５４の周囲を囲む環状の支持部５５に対して環状部位５４４が複数のボルト５５９にて固定される。支持部５５は、水平方向に広がるベース１１（図１参照）に設けられる貫通孔に挿入され、ベース１１に固定される。このようにして、基板処理装置１では、第１シャフト５４１が上下方向（鉛直方向）を向くようにスプラインナット５４３が支持部５５により支持される。

昇降ユニット５０は、後述のモータドライバにより制御されるサーボモータ５６を有する。サーボモータ５６の回転部には第１シャフト５４１に略平行な第２シャフト５６１が固定され、サーボモータ５６により第２シャフト５６１が回転する。サーボモータ５６の内部において第２シャフト５６１はベアリング（例えば、ボールベアリング）により回転可能に支持される。第２シャフト５６１の先端にはピニオンギアである第２平歯車５７２が固定され、第２平歯車５７２は後述の第１平歯車５７１と係合（歯合）する。サーボモータ５６は環状部材５５４を介して支持部５５の下面に取り付けられる。支持部５５においてサーボモータ５６の上方には、第２シャフト５６１、第１平歯車５７１および第２平歯車５７２が配置される空間が設けられる。

第１シャフト５４１の周囲を囲む支持部５５の内側面には、２つのベアリング（ボールベアリング）５５２，５５３が第１シャフト５４１に沿って配置される。各ベアリング５５２，５５３の外筒は支持部５５の内側面に嵌め込まれて固定される。また、ボールねじスプライン５４のボールねじナット５４２は筒状部材５４５に嵌め込まれ、筒状部材５４５はベアリング５５２，５５３の内筒に嵌め込まれる。これにより、ボールねじナット５４２が支持部５５に対して上下方向に移動不能な状態で回転可能に支持される。

上側のベアリング５５２と下側のベアリング５５３との間には第１平歯車５７１が設けられ、第１平歯車５７１の内側面に筒状部材５４５が嵌め込まれる。実際には、筒状部材５４５の下端部には外側に突出する環状部５４６が形成され、筒状部材５４５の上端部には環状の固定部材５４７がボルト５４９により固定される。上側のベアリング５５２の内筒、第１平歯車５７１および下側のベアリング５５３の内筒は、上下方向において固定部材５４７と環状部５４６との間に挟持される。これにより、ベアリング５５２，５５３の内筒および第１平歯車５７１が筒状部材５４５およびボールねじナット５４２に対して強固に固定される。

既述のように、第１平歯車５７１および第２平歯車５７２は互いに係合しており、サーボモータ５６が第２平歯車５７２を第２シャフト５６１と共に回転することにより、ボールねじナット５４２が回転する。このとき、第１平歯車５７１の歯数は第２平歯車５７２の歯数よりも多く、第２シャフト５６１の回転がボールねじナット５４２に減速して伝達される。すなわち、第１平歯車５７１および第２平歯車５７２により、第２シャフト５６１の回転をボールねじナット５４２に減速して伝達する伝達機構５７が実現される。

昇降ユニット５０では、支持部５５に固定されたスプラインナット５４３により、第１シャフト５４１が上下方向に移動可能な状態で回転不能とされる。したがって、ボールねじナット５４２の回転により第１シャフト５４１が上下方向へと移動し、カップ部４１〜４３が昇降する。図４の昇降ユニット５０では、第１シャフト５４１の下端（抜止部材５４１２が設けられている。）がボールねじナット５４２の近傍となる位置が第１シャフト５４１が最も上方となる位置であり、第１シャフト５４１の上端がスプラインナット５４３の近傍となる位置が第１シャフト５４１が最も下方となる位置である。したがって、上下方向において、第２シャフト５６１の上端が第１シャフト５４１の下端よりも常時上方に位置し、第１シャフト５４１に垂直な方向（水平方向）において、第２シャフト５６１の少なくとも一部が、第１シャフト５４１に常時対向する（重なる）。また、第１シャフト５４１が最も下方となる位置では、サーボモータ５６の全体が水平方向において第１シャフト５４１と重なり、サーボモータ５６の下端が第１シャフト５４１の下端よりも上方に位置する。

実際には、支持部５５は上側部材５５１ａおよび下側部材５５１ｂに分離可能であり、昇降ユニット５０を容易に組み立てることができる。また、片持ち状態で支持される第２シャフト５６１に第２平歯車５７２が固定され、第１シャフト５４１に垂直な方向に関して、第１シャフト５４１とサーボモータ５６との中心間距離Ｌ１が、第１平歯車５７１と第２平歯車５７２との中心間距離Ｌ２よりも僅かに小さくなるように、昇降ユニット５０が組み立てられる。したがって、第２シャフト５６１の先端が第１シャフト５４１から離れるように、第２シャフト５６１が僅かに弾性変形し、常時、第２平歯車５７２が第１平歯車５７１に向かって付勢される。これにより、第１シャフト５４１の上下方向への移動停止時において、慣性によりバックラッシュ分の位置ずれが生じることが抑制または防止される。

図１および図２に示すように、一対の第１昇降ユニット５１は中心軸Ｊ１を含む面に対して互いに面対称となるように配置される。また、図２に示すように、一対の第２昇降ユニット５２は中心軸Ｊ１を含む他の面に対して互いに面対称となるように配置され、一対の第３昇降ユニット５３は中心軸Ｊ１を含むさらに他の面に対して互いに面対称となるように配置される。各第１昇降ユニット５１の第１シャフト５４１は（固定部４９を介して）第１カップ部４１の本体４１１（底部４１２）の下面に固定され、各第３昇降ユニット５３の第１シャフト５４１は第３カップ部４３の突出部４３０（図３参照）の下面に固定される。これにより、一対の第１昇降ユニット５１により第１カップ部４１を昇降することが可能となり、一対の第３昇降ユニット５３により第３カップ部４３を昇降することが可能となる。

また、図２および図３に示すように、第２カップ部４２の各突出部４２０は第１カップ部４１の突出部４１０内に収容可能であり、図３に示すように、突出部４１０の底面には上下方向に伸びる筒状部４１０１が形成される。筒状部４１０１内は貫通しており、第２昇降ユニット５２の第１シャフト５４１は筒状部４１０１内に配置される。そして、第１シャフト５４１の上端が第２カップ部４２の突出部４２０内（筒状部４１０１との干渉を避けるため、突出部４２０の内部はくり抜かれている。）における下方を向く面に固定される。これにより、一対の第２昇降ユニット５２により第２カップ部４２を昇降することが可能となる。なお、各昇降ユニット５１〜５３における第１シャフト５４１の周囲には上下方向に伸びるベローズ５９（図１参照）が設けられる。

図５は、基板処理装置１の制御ユニット１０の構成を示すブロック図である。制御ユニット１０は、全体制御部１００、および、３個の同期制御部１０１，１０２，１０３を有し、各同期制御部１０１〜１０３には２つのモータドライバ１０４が接続される。同期制御部１０１の２つのモータドライバ１０４は一対の第１昇降ユニット５１のサーボモータ５６にそれぞれ接続され、同期制御部１０２の２つのモータドライバ１０４は一対の第２昇降ユニット５２のサーボモータ５６にそれぞれ接続され、同期制御部１０３の２つのモータドライバ１０４は一対の第３昇降ユニット５３のサーボモータ５６にそれぞれ接続される。全体制御部１００および同期制御部１０１〜１０３のそれぞれはＣＰＵやメモリ等を備える。

各同期制御部１０１〜１０３では、２つのモータドライバ１０４に同じタイミングで制御信号を出力することにより、当該２つのモータドライバ１０４に接続された一対の昇降ユニット５１〜５３の動作を同期させることができる。各昇降ユニット５１〜５３における第１シャフト５４１の上下方向の位置は、サーボモータ５６におけるエンコーダからの出力信号に基づいて検出される。なお、全体制御部１００は、スピンチャック２１のモータ２３や、バルブ３２４〜３２６，３４４〜３４６等にも電気的に接続される。

基板処理装置１において基板９を搬入または搬出する際には、図１のように、第１ないし第３カップ部４１〜４３の上端がスピンチャック２１の複数の保持ピン２２３よりも低い位置に配置される。また、基板９を乾燥する際にも、第１ないし第３カップ部４１〜４３が図１に示す位置に配置される。このとき、基板９から飛散する処理液（通常、リンス液）は、図示省略の部材にて受け止められる。

また、処理ノズル３１および裏面ノズル３３の双方または一方から基板９に第１薬液を供給する際には、図６に示すように、第３カップ部４３の環状部４３５がスピンチャック２１上の基板９よりも上方に配置され、第１カップ部４１の上端および第２カップ部４２の上端が基板９よりも下方に配置される。これにより、回転する基板９へと供給されて外側に飛散する第１薬液が第３カップ部４３の内周面にて受け止められる。そして、当該内周面および第２カップ部４２の外周面に沿って下方へと流れ、外回収溝４１９にて回収される。

処理ノズル３１および裏面ノズル３３の双方または一方から基板９に第２薬液を供給する際には、図７に示すように、第２カップ部４２の環状部４２５および第３カップ部４３の環状部４３５がスピンチャック２１上の基板９よりも上方に配置され、第１カップ部４１の上端が基板９よりも下方に配置される。これにより、回転する基板９へと供給されて外側に飛散する第２薬液が第２カップ部４２の内周面にて受け止められる。そして、当該内周面および第１カップ部４１の案内壁４１５の外周面に沿って下方へと流れ、内回収溝４１８にて回収される。

処理ノズル３１および裏面ノズル３３の双方または一方から基板９にリンス液を供給する際には、図８に示すように、第１カップ部４１の上端、第２カップ部４２の環状部４２５および第３カップ部４３の環状部４３５がスピンチャック２１上の基板９よりも上方に配置される。これにより、回転する基板９へと供給されて外側に飛散するリンス液が第１カップ部４１の案内壁４１５の内周面にて受け止められる。そして、当該内周面に沿って下方へと流れ、廃棄溝４１７にて回収される。第１ないし第３カップ部４１〜４３が、図１、並びに、図６ないし図８のいずれかに示す位置に配置される際に、２以上のカップ部４１〜４３を昇降する必要がある場合には、これらのカップ部４１〜４３はおよそ同時に同じ速度にて移動する。

以上に説明したように、図４の昇降ユニット５０では、第１シャフト５４１に垂直な方向において、第２シャフト５６１の少なくとも一部が第１シャフト５４１に対向する。これにより、第１シャフト５４１および第２シャフト５６１が同一軸上に（直列的に）配置される場合に比べて、昇降ユニット５０の高さを低減することができる。また、伝達機構５７が、第２シャフト５６１の回転をボールねじナット５４２に減速して伝達することにより、カップ部の位置を保持する際に（すなわち、カップ部の静止中に）サーボモータ５６を継続的に励磁させる場合において、サーボモータ５６において必要となる回転トルクが小さくなるため、サーボモータ５６における消費電力を削減することができる。言い換えると、昇降ユニット５０では、使用するモータを小型化することも可能となる。

昇降ユニット５０では、第１シャフト５４１の下端の可動範囲における最も下方の位置よりもサーボモータ５６の下端が上方に位置することにより、昇降ユニットの高さをさらに低減することができる。

また、ボールねじナット５４２が筒状部材５４５の内周面に固定されるとともに、筒状部材５４５が第１平歯車５７１の内周面に固定され、第１平歯車５７１を上下方向に挟むように設けられるベアリング５５２，５５３により第１平歯車５７１が回転可能に支持される。そして、第１シャフト５４１に垂直な方向において、スプラインナット５４３が上側のベアリング５５２と重なるように配置され、ボールねじナット５４２が下側のベアリング５５３と重なるように配置される。このような構造により、昇降ユニット５０では、スプラインナット５４３とボールねじナット５４２との間隔を狭くすることができ、昇降ユニット５０においてサーボモータ５６の回転を第１シャフト５４１の移動に変換する機構（伝達機構５７、ボールねじナット５４２およびスプラインナット５４３を含む機構）の薄型化を図ることができる。

図４の昇降ユニット５０では、サーボモータ５６が用いられるが、サーボモータ５６に代えてステッピングモータが用いられてもよい。この場合、図９に示すように、制御ユニット１０ａにおける全体制御部１００には３個のモータドライバ１０４ａが接続され、各モータドライバ１０４ａは一対の昇降ユニット５１〜５３のステッピングモータ５６ａの双方に接続される。全体制御部１００は、各モータドライバ１０４ａに制御信号を出力し、当該モータドライバ１０４ａが一対の昇降ユニット５１〜５３に同時に同じ信号を出力することにより、一対の昇降ユニット５１〜５３の動作を同期させることができ、カップ部４１〜４３を精度よく昇降させることができる。このように、サーボモータ５６に比べて安価なステッピングモータを用いることにより、昇降ユニット５０の製造コストを削減することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

昇降ユニット５０の伝達機構は、第２シャフト５６１の回転をボールねじナット５４２に伝達するものであるならば、他の構成により実現されてもよく、例えば、タイミングベルトが用いられてもよい。ただし、タイミングベルトを使用する場合、タイミングベルトの弾性変形により、昇降ユニットにおける位置制御にて応答の遅れが生じたり、タイミングベルトの破損の可能性があるため、昇降ユニットの位置制御の応答性の向上や、昇降ユニットの耐久性の向上、あるいは、昇降ユニットにおける部品点数の削減を図るには、ボールねじナット５４２に固定される第１平歯車５７１、および、第２シャフト５６１に固定されるとともに第１平歯車５７１と係合する第２平歯車５７２が、伝達機構として用いられることが好ましい。

昇降ユニット５０では、第２シャフト５６１の先端近傍がベアリングにより回転可能に支持され、両持ち状態で支持される第２シャフト５６１に第２平歯車５７２が固定されてもよい。この場合、第１シャフト５４１とサーボモータ５６との中心間距離と、第１平歯車５７１と第２平歯車５７２との中心間距離とがおよそ等しくなるように、昇降ユニットが組み立てられる。このような場合でも、第１シャフト５４１が上下方向を向くように配置される昇降ユニット５０では、カップ部４１〜４３の重量により第１平歯車５７１と第２平歯車５７２との接触状態が制限されるため、バックラッシュ分の位置ずれの発生をある程度抑制または防止することができる。

図１の基板処理装置１では、一対の昇降ユニット５０により各カップ部４１〜４３が昇降されるが、基板処理装置の設計によっては、１つの昇降ユニット５０、あるいは、３以上の昇降ユニット５０により各カップ部４１〜４３が昇降されてよい。

また、昇降ユニット５０が、１つのカップ部のみを有する基板処理装置において用いられてよい。ただし、複数のカップ部を有する基板処理装置では、各カップ部に対して昇降ユニット５０が必要となり、また、外側に配置されるカップ部は大型となるため、消費電力の削減を図ることが可能な昇降ユニット５０は、複数のカップ部を有する基板処理装置に特に適している。

基板処理装置１において処理される基板９は、シリコン基板に限定されず、ガラス基板等の他の種類の基板であってよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 基板処理装置
３ 処理液供給部
９ 基板
２１ スピンチャック
４１〜４３ カップ部
５０〜５３ 昇降ユニット
５４ ボールねじスプライン
５５ 支持部
５６ サーボモータ
５６ａ ステッピングモータ
５７ 伝達機構
５４１ 第１シャフト
５４２ ボールねじナット
５４３ スプラインナット
５６１ 第２シャフト
５７１ 第１平歯車
５７２ 第２平歯車
Ｌ１，Ｌ２ 中心間距離

Claims (7)

1. 基板処理装置において基板の周囲を囲むカップ部を上下方向に昇降する昇降ユニットであって、
   ねじ溝およびスプライン溝が形成されるとともにカップ部に固定される第１シャフト、前記第１シャフトの前記ねじ溝に螺合するボールねじナット、および、前記第１シャフトの前記スプライン溝に係合するスプラインナットを有するボールねじスプラインと、
   前記第１シャフトが上下方向を向くように前記スプラインナットを支持する支持部と、
   前記第１シャフトに垂直な方向において少なくとも一部が前記第１シャフトに対向するとともに前記第１シャフトに略平行な第２シャフトを有し、前記第２シャフトを回転するモータと、
   前記第２シャフトの回転を前記ボールねじナットに伝達する伝達機構と、
   を備えることを特徴とする昇降ユニット。
2. 請求項１に記載の昇降ユニットであって、
   前記伝達機構は、前記第２シャフトの回転を前記ボールねじナットに減速して伝達することを特徴とする昇降ユニット。
3. 請求項１または２に記載の昇降ユニットであって、
   前記第１シャフトの下端の可動範囲における最も下方の位置よりも前記モータの下端が上方に位置することを特徴とする昇降ユニット。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の昇降ユニットであって、
   前記伝達機構が、
   前記ボールねじナットに固定される第１平歯車と、
   前記第２シャフトに固定されるとともに前記第１平歯車と係合する第２平歯車と、
   を備えることを特徴とする昇降ユニット。
5. 請求項４に記載の昇降ユニットであって、
   前記第２平歯車が、片持ち状態で支持される前記第２シャフトに固定され、
   前記第１シャフトに垂直な方向に関して、前記第１シャフトと前記モータとの中心間距離が、前記第１平歯車と前記第２平歯車との中心間距離よりも小さいことを特徴とする昇降ユニット。
6. 基板を処理する基板処理装置であって、
   基板を保持する保持部と、
   処理液を前記基板に供給する処理液供給部と、
   前記基板の周囲を囲んで前記基板から飛散する処理液を受け止めるカップ部と、
   前記カップ部を上下方向に昇降する請求項１ないし５のいずれかに記載の昇降ユニットと、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項６に記載の基板処理装置であって、
   前記カップ部の外側に設けられ、上端が前記カップ部の上端よりも上方に配置されたもう１つのカップ部と、
   前記昇降ユニットと同様の構造を有し、前記もう１つのカップ部を昇降するもう１つの昇降ユニットと、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。

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