JP3513105B2 - 回転式基板処理装置 - Google Patents

回転式基板処理装置

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JP3513105B2 JP2000357227A JP2000357227A JP3513105B2 JP 3513105 B2 JP3513105 B2 JP 3513105B2 JP 2000357227 A JP2000357227 A JP 2000357227A JP 2000357227 A JP2000357227 A JP 2000357227A JP 3513105 B2 JP3513105 B2 JP 3513105B2
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茂 水川
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体(シリコ
ン)ウエハ、液晶ガラス基板、フォトマスク用ガラス基
板、光ディスク用基板などの基板を回転させながら、そ
の上面及び/又は下面に各種処理液を供給して処理を行
う回転式基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、液晶基板を構成するTFT基
板は、種々の工程を経て製造されるが、そのうち、基板
の表面に回路パターンを形成するには、現像液やレジス
ト膜の塗布、剥離等、各種処理が繰り返し行われる。ま
た、そのような処理の前後や処理中などには基板の洗浄
が繰り返し行なわれる。そのため、処理能率や、薬液塗
布の均一性などを考慮して、基板を水平に支持した状態
で回転させながら処理を行なえる基板回転式の処理装置
が一般に使用されている。
【0003】このような回転式の基板処理装置では、一
般に、ロボットによる搬入が行なわれ、円板形状の基板
支持台の所定位置に基板を載置する。そののち、基板支
持台は水平に回転し、各種処理が行なわれたあと、再び
ロボットによる搬出が行なわれる。この基板支持台の上
面には、基板を浮かせた状態で撓まないように支持する
ため、適宜の間隔で基板の裏面に接する支持ピンや、支
持ピンよりも少し長く、基板の外縁に当接することによ
って水平方向から基板を拘束し基板に回転力を伝達する
ガイドピンなどが設けられている。したがって、ロボッ
トに対する基板の授受のために、基板支持台は所定の角
度位置に正確に位置決めされる必要がある。
【0004】そのような位置決めを行なう手段として、
基板支持台を回転駆動する駆動手段にサーボ機構を設け
たものや、基板支持台の中央に連結されている回転軸に
凹部を設けて、それに固定ピンを嵌入する構成のものが
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーボ
機構による位置決め手段では停止時に微少な振動が生じ
やすく、固定ピンによる位置決め手段では、嵌め合いの
ために高精度に位置決めができないという問題がある。
このような問題は、近年、基板の大型化が進行するにつ
れて深刻なものとなってきている。すなわち、基板の大
型化によって基板の外縁が回転中心より遠ざかるにつれ
て、従来の位置決め手段における周方向のずれが拡大さ
れる。そこで、サーボ機構の分解能を上げ、比較修正動
作の間隔を小さくして停止角度の位置制御の精度をあげ
ようとすると、停止時の追従動作の振動が大きくなり、
載置されている基板に損傷を与えるおそれが生じる。一
方、回転軸を固定ピンで固定する方法では、もともと、
嵌入動作のために凹部との間にある程度の隙間が必要で
あり、回転中心より遠い位置での周方向の誤差を小さく
しようとすることは構造上できない。こうして位置決め
にずれのある基板支持台に対して、ロボットが基板を載
置しようとすると基板がガイドピンの頭部に当たって損
壊するなど、重大な問題が引き起こされる。
【0006】そこで、本発明は、基板を所定の角度位置
に高精度に位置決めすることができる回転式基板処理装
置およびその位置決め方法を提供することを目的として
おり、とくに、基板の大型化に際して有効に効力を発揮
し得る回転式基板処理装置およびその位置決め方法を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及びその効果】本発明の回
転式基板処理装置は、前記目的を達成するために、回転
軸と、該回転軸の回転駆動手段と、前記回転軸の上端回
りに設けられ、その外径が少なくとも基板の対角線より
も大きい円板形状を呈し、当該基板を載置して前記回転
軸とともに当該回転軸の軸心を中心に水平回転する基板
支持台と、該基板支持台を所定角度位置に位置決めする
位置決め手段とを備えて構成される。
【0008】そして、前記位置決め手段は、前記基板支
持台の外周に形成された凹部と、前記基板支持台の近傍
に配設され、前記凹部に対し進退可能に設けられた係合
体と、前記係合体を前記凹部に向けて進出させ、前記凹
部と前記係合体とを係合せしめる係合体駆動手段とを備
えて構成され、係合体駆動手段は、前記基板支持台の径
方向外方から中心に向かって進出させるように前記係合
体を支持するロッドと、該ロッドを進退させる直線駆動
機構と、前記ロッドを摺動自在に支持するガイドとを備
えて構成されるとともに、前記係合体の進出位置を多段
階に変化可能に構成される。
【0009】この装置では、基板支持台の外周が、載置
された基板の外縁よりも外側 に位置し、且つ位置決め手
段を構成する凹部を当該基板支持台の外周に形成し、こ
の凹部に係合体を係合させることにより、当該該基板支
持台を所定角度位置に位置決めするように構成したの
で、大きな基板であっても精度よく、所定の角度位置に
位置決めすることができる。尚、かかる凹部は、外周に
適宜な間隔を空けて複数設けられていることが好まし
く、そうすることによって所定の角度位置を複数設定す
ることができる。係合体も同様に複数設けてもよい。
【0010】また、係合体を支持するロッドをガイドに
よって摺動自在に支持しているので、係合体の直進性が
良好となり、凹部との係合位置を正確に所定角度位置と
することができ、高精度な位置決めを実現できる。尚、
直進駆動手段としては、従来からあるシリンダ、ロッド
レスシリンダなど流体圧によるもののほか、電動モータ
によるものでも、ロッドを直進させうるものを適宜利用
することができる。
【0011】また、前記係合体駆動手段が、係合体の進
出位置を基板支持台の外径に合わせて多段階に変化させ
うるように構成されているので、大きさの異なる基板へ
の変更にも容易に対応できる。
【0012】そして、かかる係合体駆動手段は、複数の
直線駆動機構を、それぞれ他の直線駆動機構を進退させ
るように直列的に組み合わせ、各直線駆動機構のストロ
ークで前記係合体の進出位置を多段階に制御させる構成
とすることができる。
【0013】たとえば、係合体を支持するロッドを駆動
する直線駆動機構を第1直線駆動機構とし、さらにこの
第1直線駆動機構を進退させる第2直線駆動機構を、第
1直線駆動機構のストロークの向きと第2直線駆動機構
のストロークの向きとが一致し直列となるように設ける
ことによって、第1、第2直線駆動機構のストロークで
係合体の進出位置を2段階制御することができる。さら
に、第3、第4・・の直線駆動機構を同様に直列に設け
ることによって3段階以上の多段階制御を容易に行なう
ことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を説明す
る。図1は、本発明の基板処理装置の一実施形態の正面
図であり、図2はその平面図、図3は、要部の平面図と
動作図である。
【0015】図1において、本発明の回転式基板処理装
置は、基板1を支持する基板支持台2を中心にして、基
板支持台2を支持する回転軸3、回転駆動手段4、基板
支持台2上にあって各種処理液を基板1に供給する手段
(図示せず)、基板1の下側に処理液を供給するための
ノズル31,32、供給された処理液を回収するカップ
10などを備えた処理室S内に、基板支持台2を所定の
角度位置に位置決めする位置決め手段5を設けたもので
ある。位置決め手段5は、基板支持台2の外周に設けら
れた被係合部(凹部)6と、被係合部(凹部)6に係合
する係合部材(係合体)7と、係合部材(係合体)7を
進退させる係合体駆動手段8からなり、係合体駆動手段
8は、処理室Sの外枠9に設けられている。
【0016】図1において、回転軸3は、処理室S中央
に垂直に立設されており、回転軸3の下方に連結された
回転駆動手段4によって、軸心30を中心に回転駆動さ
れる。回転軸3の上端回りには基板支持台2が、ボルト
締めによって取り外し可能に取り付けられている。ま
た、回転軸3の上端は、基板支持台2の上面よりわずか
に突出しており、回転軸3の上端に設けられたノズル3
1、32から処理液が、基板1の裏面の中央から外縁部
に向けて供給される。
【0017】基板支持台2は円板形状であり、上面には
外径の等しい円板20が同心上に設けられている。これ
らは、回転軸3とともに回転軸3の軸心30を中心に回
転するように、回転軸3に取り付けられている。図2に
示されるように、基板支持台2の中心は開口しており、
この開口の周りは環状に厚肉にされてボス2cが形成さ
れている。回転軸3は、このボス2cの内周側に嵌入さ
れて固定されている。また、円板20は、ボス2cの外
周側に嵌着されている。基板支持台2のボス2cから外
周に向けて、放射状に略扇形の中空部2aが複数個設け
られている。
【0018】また、図2に示されるように、基板支持台
2の中空部2aのあいだのスポーク部2bの上面には、
支持ピン21と吸着体22が立設されており、スポーク
部2bの内部に通路23が形成されている。支持ピン2
1と吸着体22によって基板1は、基板支持台2の上面
側に、上面から離れた状態で支持される。支持ピン21
は、撓みを防止するために基板1の下面全体に適宜な間
隔をあけて複数本設けられているが、ノズル31,32
から供給される処理液の妨げにならないように、先端が
細く点接触するように形成されている。また、吸着体2
2の内部にはスポーク部2bの内部に形成された通路2
3と連通して上端が開口している吸引部22aが形成さ
れており、通路23は、回転軸3を経由して外部に設け
られた真空ポンプ(図示せず)に連絡しており、吸引部
22aの上端に載置された基板1の端を吸引して吸着す
る。図1に示されるように、吸着体22の上面の吸引部
22aの外側には突起22bが設けられており、基板1
の外縁に外周側から当接して横方向から基板1を拘束
し、基板支持台2の回転力を基板1に伝えるとともに、
回転中の基板1のずれを防止する。
【0019】基板支持台2の外径は、少なくとも上面に
載置される基板1の対角線の長さよりも大きくなるよう
に、また、基板支持台2の大きさに対して、あまりにも
小さな基板を載置することのないように、基板1の大き
さに合わせて、適当な大きさの基板支持台2を使用する
ことが好ましい。そこで、基板支持台2は、回転軸3に
対して取り外し可能に取り付けられており、基板の大き
さや形状に合わせて適宜変更される。
【0020】回転軸3の回転駆動手段4は、位置制御の
容易なサーボモータであることが好ましく、また、振動
が生じない程度の精度で所定の角度位置に停止するよう
に制御され、停止時には、回転自在とされることが好ま
しい。そうすることによって回転駆動手段4は、回転軸
3および基板支持台2を略所定の角度位置に振動なくス
ムーズに停止させることができる。
【0021】カップ10は、その内径側は回転軸3の外
周に近接し、外径側は、基板支持台2の外縁よりもさら
に外側で適当な大きさを有し、上下2段に構成されて、
上部10aは、必要に応じて上方にせりあがる。カップ
10内は図示しない排気機構によって排気され、使用後
の処理液の回収が迅速に行なわれる。
【0022】次に、図3に基づいて、位置決め手段5を
説明する。図3において、基板支持台2は、より大きな
外径を有する基板支持台2aに変更可能である。
【0023】凹部6は、基板支持台2の外周に、外径方
向に向けて開口するように形成されている。入口開口の
幅Hは、回転駆動手段4による停止位置制御の誤差(停
止角度の誤差)を含みうる大きさを有している。また、
入口開口から奥に向けて開口の幅は狭くなり、最奥部
は、挿入されるローラ状の係合体7の大きさに合わせた
扇形となっている。
【0024】係合体7は、ロッド81の先端に回転可能
に支持されたローラ状のものであり、係合体駆動手段8
によって凹部6に向けて進退する。
【0025】係合体駆動手段8は、先端に係合体6を支
持するロッド81と、ロッド81を進退させる第1直線
駆動機構82と、第1直線駆動機構82を進退させる第
2直線駆動機構83と、第2直線駆動機構83を固定す
るハウジング84とからなる。また、第1直線駆動機構
82の先端のロッド81の摺動部には、直進性を向上さ
せるためにガイド85が設けられている。
【0026】第1直線駆動機構82は、ロッドレスシリ
ンダを内蔵し、ピストンの動きに沿って移動するテーブ
ルをガイドする部材がシリンダの外周に設けられて、テ
ーブルに取り付けられたロッド81の直進性が高精度に
されたものが最適に利用される。第2直線駆動機構83
も同様な構成で、テーブルに取り付けられた第1直線駆
動手段82の直進性が高精度となるように調整されてい
ることが好ましい。第2直線駆動機構のストロークS2
によって、第1直線駆動機構82は進出し、第1直線駆
動機構81のストロークS1によってロッド81が進出
する。
【0027】ガイド85は、第1直線駆動機構82のロ
ッド81の進出する側の先端部分に設けられており、内
部に適当な長さを有するベアリング86が備えられてお
り、ベアリング86でロッド81を摺動自在に支持し、
ロッド81の直進性の精度を上げている。
【0028】次に、係合体7の動作を図3に基づいて説
明する。図3において、係合体7は、基板1の処理が行
なわれている間など、基板の位置決めを必要としないと
きには、退避位置P0に退避している。そして、基板の
搬入や搬出が行なわれるときには、基板支持台2または
基板支持台2aは、回転駆動手段4によって、略所定の
角度位置に停止する。
【0029】図3において、実線で示される比較的外径
の小さな基板支持台2の、所定の角度位置Pへの正確な
位置決めを行なうときには、まず、第2直線駆動機構8
3を駆動させ、ストロークS2の距離だけ第1直線駆動
手段82を進出させ、係合体7を位置P2まで進出させ
る。続いて、第1直線駆動機構82を駆動させ、ストロ
ークS1の距離だけロッド81を進出させ、係合体7を
位置P2まで進出させる。位置P2では、凹部6は略所
定の角度位置にあって、所定角度位置P(一点鎖線で示
される)に位置決めされておらず、位置P2の手前で、
係合体7は、凹部の入口開口の幅H内のいずれかに当接
する。そのまま、第1直線駆動機構82によって押され
て、係合体7は凹部6の奥部に向けて摺動しながら進出
し、凹部6に伴なって基板支持台2を周方向に移動さ
せ、所定の角度位置Pに位置決めする。
【0030】図3において、2点鎖線で示される大型の
基板支持台2aの位置決めを行なうときには、第2直線
駆動手段83のみを駆動させて、係合体7を進出位置P
2で凹部6aと係合させ、凹部6aに伴なって基板支持
台2aを周方向に移動させ、所定角度位置Pに位置決め
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の回転式基板処理装置の一実施
形態を示す正面図である。
【図2】図2は、図1の回転式基板処理装置の平面図で
ある。
【図3】図3は、図2の回転式基板処理装置の要部の構
成図と動作説明図である。
【符号の説明】
1 基板 2、2a 基板支持台 3 回転軸 4 回転駆動手段 5 位置決め手段 6 凹部(被係合部) 7 係合体(係合部材) 8 係合体駆動手段 30 軸心 81 ロッド 82 第1直線駆動機構 83 第2直線駆動機構 85 ガイド P 所定角度位置 P1、P2 進出位置 S1、S2 ストローク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/027 H01L 21/30 564C 569C (56)参考文献 特開 平5−228796(JP,A) 特開 昭62−146843(JP,A) 特開 平9−92709(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/68 B05C 11/08 B05C 13/02 G03F 7/16 501 G03F 7/30 501 H01L 21/027

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と、該回転軸の回転駆動手段と、
    前記回転軸の上端回りに設けられ、その外径が少なくと
    も基板の対角線よりも大きい円板形状を呈し、当該基板
    を載置して前記回転軸とともに当該回転軸の軸心を中心
    に水平回転する基板支持台と、該基板支持台を所定角度
    位置に位置決めする位置決め手段とを備えて構成される
    回転式基板処理装置であって、 前記位置決め手段は、前記基板支持台の外周に形成され
    た凹部と、前記基板支持台の近傍に配設され、前記凹部
    に対し進退可能に設けられた係合体と、前記係合体を前
    記凹部に向けて進出させ、前記凹部と前記係合体とを係
    合せしめる係合体駆動手段とを備えて構成され、 前記係合体駆動手段は、前記基板支持台の径方向外方か
    ら中心に向かって進出させるように前記係合体を支持す
    るロッドと、該ロッドを進退させる直線駆動機構と、前
    記ロッドを摺動自在に支持するガイドとを備えて構成さ
    れるとともに、前記係合体の進出位置を多段階に変化可
    能に構成されてなることを特徴とする回転式基板処理装
    置。
  2. 【請求項2】 前記係合体駆動手段は、複数の直線駆動
    機構を、それぞれ他の直線駆動機構を進退させるように
    直列的に組み合わせ、各直線駆動機構のストロークで前
    記係合体の進出位置を多段階に制御させるように構成さ
    れてなる請求項1記載の回転式基板処理装置。
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