JP4467379B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板に処理液を供給して該基板に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置に関するものである。
この種の基板処理装置として、例えば、鉛直軸回りに回転するスピンチャックに半導体ウエハ等の基板を水平に保持し、基板の上下面にエッチング液やリンス液などの処理液を供給して基板に所定の処理を施す基板処理装置が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の基板処理装置においては、スピンチャックは基板を載置する円盤状のスピンベース（ベース部材）を備え、該スピンベースの上面周縁部には複数本の（例えば、６本）のチャックピン等の挟持部材（基板保持手段）が鉛直軸回りに回動可能に配置されている。すなわち、スピンベースの上面周縁部には挟持部材を回動可能に配設するための貫通孔が形成されている。各挟持部材はそれぞれ、スピンベースの上板を貫通するように配設された鉛直軸回りに回動可能な軸（可動本体部材）の上端に固定されている楔形状の板状部において軸の回動軸線から離れた位置に、基板の周端面に対向するように当接部（当接部材）を立設して構成されている。また、板状部の回動中心に、基板下面において周縁部から微小距離だけ内方に入り込んだ位置に対応する位置に支持部（基板支持手段）が突設されている。このため、各挟持部材は、支持部により基板下面の周縁部を下方から支持するとともに、軸を回動させることにより当接部を基板の周端面に当接させることで基板を挟持可能となっている。このように、従来装置では、各チャックピンは基板を下面側から支持する基板支持機能と、基板を外周端部側から保持する基板保持機能とを有していた。
特開２００４−１１１９０２号公報（第１０頁−第１３頁、図２）
ところで、特許文献１に記載の装置では、基板下面の周縁部を下方から支持する支持部を軸の回動軸線上に配設しているため、基板下面に軸とスピンベース（スピンベースの上板に軸を可動自在に配設するために形成された貫通孔）との境界部分（以下、「可動部分」という）が存在している。この可動部分には軸を回動させるために、どうしても隙間が存在しており、当該部分に処理液が飛散して入り込むと、入り込んだ処理液は毛細管現象により、軸と貫通孔の隙間の全周にわたり広がって液溜りを発生させてしまう。そして、基板下面の可動部分に入り込んだ処理液は、基板の乾燥処理時や処理液等による処理時に蒸気として基板下面に付着してエッチング等の処理の均一性を阻害させることとなる。特に、基板の非処理面（デバイスが形成されるデバイス形成面）を下方に向けてスピンベース上面と近接して対向配置するような場合には、可動部分に入り込んだ処理液による影響は大きくなり、非処理面をエッチングさせる原因となる。また、このような不具合を防止するため、基板下面の可動部分に入り込んだ処理液を洗い流すリンス処理が必要となるが、この場合はリンス時間が長くなるという問題が生じることになる。さらに、基板下面に可動部分が存在すると、スピンベースに対して軸が摺動することによって発生するパーティクルが基板下面に付着することとなる。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板に供給される処理液が基板を保持する基板保持手段の可動部分に侵入することに起因する不具合を防止できる基板処理装置を提供することを目的とする。
この発明にかかる基板処理装置は、基板の外周端部に当接可能に仕上げられた当接部材を有する、基板保持手段を複数個ベース部材に設け、複数の当接部材を基板の外周端部に当接させることで該基板を基板処理位置で保持しながら基板に対して処理液を供給し所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、複数の基板保持手段のうち少なくとも１つ以上が可動基板保持手段であり、該可動基板保持手段は、当接部材を支持しながらベース部材に対して可動自在に設けられた可動本体部材と、該可動本体部材を駆動して当接部材を前記基板の外周端部に離当接させる駆動機構とを備え、当接部材は、可動本体部材上に後端が固定されるとともに先端が基板側に向けて延出された延出部位と、延出部位の先端から上方に向けて突設され可動本体部材が駆動されると基板の外周端部に当接して基板を保持する保持部位とを有し、当接部材の保持部位が基板の外周端部と当接して基板を保持した状態で、延出部位は、保持部位と基板の外周端部との当接位置に対して基板の外周端部よりも径方向外側に位置し、可動本体部材は、ベース部材が基板と対向する対向領域に対して基板の径方向外側に配置されることを特徴としている。
このように構成された発明では、複数の基板保持手段のうち少なくとも１つ以上が可動基板保持手段であり、可動本体部材が駆動機構により駆動されることで、当接部材が基板の外周端部に当接して基板が保持される。そして、基板保持手段によって保持された基板に対して処理液が供給されることで、所定の処理が行われる。ここで、可動本体部材は、ベース部材が基板と対向する対向領域に対して基板の径方向外側に配置されているので、可動本体部材とベース部材との境界部分（可動部分）に薬液等の処理液が入り込むような場合でも、可動部分に入り込んだ処理液が、基板の乾燥処理時や処理液等による処理時に蒸気として基板に付着するのが防止される。特に、基板の非処理面をベース部材と対向させて処理する場合に、可動部分に入り込んだ処理液が蒸気として非処理面に付着して非処理面を腐食するのを回避することができる。したがって、処理液によるエッチング等の処理を均一にすることができる。また、可動本体部材はベース部材が基板と対向する対向領域に対して基板の径方向外側に配置されているので、可動本体部材がベース部材に対して摺動することでパーティクルが発生しても、基板へのパーティクル付着を低減することができる。
また、ベース部材上に固設され、基板下面に当接することで該基板をベース部材から離間させて支持する複数の基板支持手段をさらに設けると、基板はベース部材から浮かせた状態で保持されるので、基板がベース部材に載置される際に生じる基板下面の損傷や汚染を回避することができる。ここで、複数の基板支持手段はベース部材上に固設されているので、基板支持手段とベース部材との間には隙間がなく、処理液が入り込む余地がない。したがって、処理液の可動部分への侵入による不具合が生じることもない。このように、この発明によれば、可動基板保持手段を対向領域に対して基板の径方向外側に配置する一方で、基板支持手段を対向領域内に配置することで、基板下面の損傷や汚染を回避しつつ、処理液の可動部分への侵入による不具合を防止することができる。
ここで、可動基板保持手段において、当接部材が可動本体部材に対して基板の径方向内側の位置で前記基板の外周端部と当接するように構成すると、当接部材により基板を確実に保持しながらも可動本体部材は基板の外周端部よりも径方向外側に位置することになる。このため、ベース部材が基板と対向する対向領域内から可動部分を無くすことができ、処理液の可動部分への侵入による不具合の発生を効果的に防止することができる。
また、この発明にかかる基板処理装置は、基板処理位置と、該基板処理装置の上方に設けられた基板受渡し位置との間でベース部材に対して相対的に昇降移動される基板の水平位置の移動を規制する規制手段をさらに備えるとともに、上下方向において複数の当接部材の各々の高さを規制手段の高さよりも低く構成している。
このように構成された発明では、基板の外周端部に当接して該基板を保持する複数の当接部材とは別に、基板処理位置と、基板受渡し位置との間でベース部材に対して相対的に昇降移動される基板の水平位置の移動を規制する規制手段を設けている。このため、複数の当接部材が、基板受渡し位置で搬送アーム等の基板搬送機構から搬送される基板を基板処理位置に位置決めしたり、反対に基板処理位置に位置決めされている基板を基板搬送機構に渡すために基板受渡し位置に位置決めする際に、基板の水平位置の移動を規制する必要がない。これにより、上下方向において複数の当接部材の高さは、基板受渡し時の事情、例えば、基板下面に基板搬送機構を挿入させるために該基板搬送機構の高さよりも高くしなければならないといった制約が課されることがなく、基板保持の観点のみを考慮して任意に設定することができる。そこで、本発明では、上下方向において複数の当接部材の各々の高さを規制手段の高さよりも低く構成することで、当接部材の回転に伴って該当接部材が受ける遠心力を小さくすることを可能としている。
ここで、当接部材が受ける遠心力が大きい場合には、当接部材を支持する可動本体部材が基板の径方向外側に偏移して、基板の径方向内側の可動本体部材とベース部材との境界部分（可動部分）の隙間が広がり、処理液が入り込み易くなる。また、可動本体部材が偏移することにより、基板下面とベース部材の上面との間に形成される空間と、可動基板保持手段を駆動する駆動機構などを収容する機構空間とを分離するシール等の分離手段の密閉性が薄れ（場合によってはシール等が破損して）、可動部分の下方側に位置する駆動機構などの機械部分に処理液が付着して機械部分を腐食させることとなる。
これに対し、本発明によれば、当接部材が受ける遠心力を小さくすることができ、可動部分への処理液の侵入が抑制される。また、可動本体部材の偏移を小さくできることから、シール等の分離手段の密閉性に与える影響も小さくすることができ、処理液による機械部分の腐食が防止される。さらに、可動部分への処理液の侵入を抑制することで、上記と同様な作用効果が得られる。すなわち、可動部分に侵入した処理液が蒸気となって基板に付着するのを防止することで、エッチング等の処理の均一化を図ることができる。また、可動本体部材の偏移を小さくすることで、ベース部材に対して可動本体部材が摺接する度合いを弱めて、パーティクルの発生を抑制することができる。一方で、上下方向において規制手段の高さは、基板受渡し時の事情、例えば、基板搬送機構の高さよりも大きくしなければならないという制約が課され、その高さに応じた遠心力を受けることになる。しかしながら、規制手段には可動部分がないことから、処理液の可動部分への侵入による不具合が生じることがない。
また、ベース部材を回転させて複数の基板保持手段により保持される基板を回転させる基板回転手段をさらに設けて、回転している基板にリンス液を供給して所定の処理としてリンス処理を行うようにすると、可動本体部材とベース部材との境界部分（可動部分）に入り込んだ薬液等の処理液を洗い流すことができる。本発明によれば、可動本体部材は、ベース部材が基板と対向する対向領域に対して基板の径方向外側に配置されているので、可動本体部材が該対向領域内に配置される場合に比べ、基板の回転によってリンス液は基板の径方向外側に流れ出すことから、より多くのリンス液が可動部分に供給されることとなる。このため、リンス液による置換が早く、リンス時間を短縮することができる。
この発明によれば、可動本体部材をベース部材が基板と対向する対向領域に対して基板の径方向外側に配置している。このため、可動本体部材とベース部材との境界部分（可動部分）に処理液が入り込むような場合でも、可動部分に入り込んだ処理液が蒸気として基板に付着するのが防止される。また、可動本体部材がベース部材に対して摺動することでパーティクルが発生しても、基板へのパーティクル付着を低減することができる。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態にかかる基板処理装置の全体構成を示す図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗに化学薬品または有機溶剤等の薬液や純水またはＤＩＷ等のリンス液（以下、「処理液」という）を供給することで、基板Ｗに対して薬液処理、リンス処理等を施す装置である。例えば、この基板処理装置は基板Ｗの裏面（この実施形態では上面）に対して処理液を供給して、その上面の処理を行うことができ、また基板Ｗの上面に対して処理液を供給することにより、基板Ｗの上面から基板Ｗの周端面を伝ってその下面に処理液を回り込ませて基板Ｗの下面周縁部の処理（ベベル処理）を行うことができる。
この基板処理装置は、基板Ｗをその裏面を上方に向けて略水平に保持するとともに、保持した基板Ｗのほぼ中心を通る鉛直軸Ａ０回りに回転するスピンチャック１を備えている。スピンチャック１は、回転駆動機構としてのモータ２（本発明の「基板回転手段」に相当）の駆動軸である回転軸１５に結合されて回転されるようになっている。この回転軸１５は、中空軸とされていて、その内部には、純水または薬液を供給することができる処理液供給管３が挿通されている。この処理液供給管３には、スピンチャック１に保持された基板Ｗの下面中央に近接した位置に吐出口を有する中心軸ノズル（固定ノズル）が結合されており、この中心軸ノズルの吐出口から、基板Ｗの下面に向けて、純水または薬液を供給できる。
処理液供給管３は、開閉弁４を介してリンス液供給源６に、また開閉弁５を介して薬液供給源８に接続されており、装置全体を制御する制御ユニット８０による開閉弁４、５の開閉制御によって吐出口から基板Ｗの下面に薬液とリンス液とを選択的に切換えて供給することができる。
また、回転軸１５の内壁面と処理液供給管３の外壁面との間の隙間は、円筒状の気体供給路９を形成しており、その上端部において基板Ｗの下方の空間と連通している。この気体供給路９は、開閉弁１０を介して気体供給源１１に接続されており、制御ユニット８０による開閉弁１０の開閉制御によって基板Ｗの下方の空間に気体（例えば、清浄な空気や窒素等の不活性ガス）を供給することができる。
スピンチャック１の上方には、スピンチャック１に保持された基板Ｗの上面に向けて薬液やリンス液などの処理液を供給するために、ノズル１２が基板Ｗの中央上方に配置されている。また、処理液による処理後に乾燥処理の促進のために、保持された基板Ｗの上面に気体を供給するノズル１３も設けられている。なお、ノズル１２は、基板Ｗの上面全体に対して均一な処理を施すため、基板Ｗの上方と基板Ｗの上方から外れた位置との間で往復移動可能なスキャンノズルであってもよい。
図２は、図１の基板処理装置に備えられたスピンチャックの平面図である。スピンチャック１は、円盤状のスピンベース２１（本発明の「ベース部材」に相当）を備え、このスピンベース２１の上面には、その周縁部にほぼ等角度間隔で複数個（この実施形態では６個）のチャックピンＦ１〜Ｆ３、Ｓ１〜Ｓ３が本発明の「基板保持手段」として基板Ｗの径方向外側に配置されている。各チャックピンＦ１〜Ｆ３、Ｓ１〜Ｓ３は、基板Ｗの外周端部に当接して基板Ｗを水平方向に挟持することで基板Ｗを保持可能となっている。これらのうち、周方向に沿って１つ置きに配置された３つのチャックピンＦ１〜Ｆ３は、第１チャックピン群を構成していて、これらは連動して基板Ｗを保持し、またはその保持を解除するように動作する。一方で、残る３つのチャックピンＳ１〜Ｓ３は、第２チャックピン群を構成しており、これらは連動して基板Ｗを保持し、またはその保持を解除するように動作する。
第１チャックピン群を構成するチャックピンＦ１〜Ｆ３と、第２チャックピン群を構成するチャックピンＳ１〜Ｓ３とは、互いに独立して動作可能である。すなわち、チャックピンＦ１〜Ｆ３によって、基板Ｗをほぼ１２０度ずつの角度間隔の端面位置で保持しているときに、チャックピンＳ１〜Ｓ３による基板Ｗの保持を解除しておくことができる。また、チャックピンＦ１〜Ｆ３による基板Ｗの保持を解除している状態で、チャックピンＳ１〜Ｓ３によって、基板Ｗをほぼ１２０度の角度間隔の端面位置で３箇所において当接させ、基板Ｗを保持することができる。さらには、チャックピンＦ１〜Ｆ３およびＳ１〜Ｓ３のすべてによって、基板Ｗを保持することができ、この場合には、ほぼ６０度の角度間隔の６箇所の端面位置において基板Ｗを保持することができる。
また、スピンベース２１の上面周縁部には、等角度間隔で複数個（この実施形態では３個）の支持部材２２が本発明の「基板支持手段」として上方に突出するように固設されている。したがって、支持部材２２が基板Ｗの下面に当接することで、基板Ｗをスピンベース２１の上方側の位置（基板処理位置）でスピンベース２１から浮かした状態で支持可能となっている。
図３は、スピンベース２１内に備えられた動作変換機構の配置を説明するための平面図である。スピンベース２１には、チャックピンＦ１，Ｆ２，Ｆ３を連動して作動させるための第１動作変換機構ＦＴ１と、チャックピンＳ１，Ｓ２，Ｓ３を連動して動作させるための第２動作変換機構ＦＴ２とが設けられている。第１動作変換機構ＦＴ１は、チャックピンＦ１，Ｆ２，Ｆ３をそれぞれ作動させるためのリンク機構３１，３２，３３と、これらのリンク機構３１〜３３を連動させるための第１連動リング３４とを備えている。同様に、第２動作変換機構ＦＴ２は、チャックピンＳ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ作動させるためのリンク機構４１，４２，４３と、これらのリンク機構４１〜４３を連動させるための第２連動リング４４とを備えている。
第１連動リング３４および第２連動リング４４は、スピンベース２１の回転軸線に対して同心に配置されたほぼ円環状の部材であり、第２連動リング４４は、第１連動リング３４よりも外側に配置されている。これらの第１および第２連動リング３４，４４は、スピンベース２１の回転軸線に沿って昇降可能となっており、第１連動リング３４を昇降させることによって、チャックピンＦ１〜Ｆ３を作動させることができ、第２連動リング４４を昇降させることによって、チャックピンＳ１〜Ｓ３を作動させることができる。
図４は、スピンチャック１に関連する構成を説明するための断面図である（図５のＩＶ−ＩＶ線断面）。スピンベース２１は、上板２１１と下板２１２とをボルトで固定して構成されており、上板２１１の周縁部には、チャックピンＦ１〜Ｆ３、Ｓ１〜Ｓ３を可動自在に配設するために貫通孔２１３が形成されている。この貫通孔２１３は、スピンベース２１が基板Ｗと対向する対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に形成されている。そのため、チャックピンＦ１〜Ｆ３、Ｓ１〜Ｓ３も対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配設される。
また、上板２１１と下板２１２との間に第１および第２動作変換機構ＦＴ１，ＦＴ２を収容する機構空間ＭＲが形成されている。上板２１１および下板２１２の中央部には、スピンベース２１を貫通する貫通孔２４が形成されている。この貫通孔２４を通り、さらに、スピンチャック１の回転軸１５を挿通するように、処理液供給管３が配置されている。この処理液供給管３の上端には、スピンチャック１に保持された基板Ｗの下面中央に対向する吐出口１６ａを有する中心軸ノズル１６が固定されている。
回転軸１５はモータ２の駆動軸と一体化しており、モータ２を貫通して設けられている。モータ２を包囲するようにケーシング２７が配置されており、このケーシング２７は、さらに、筒状のカバー部材２８によって包囲されている。カバー部材２８の上端はスピンベース２１の下面近傍にまで及んでおり、その上端付近の内面にはシール機構２９が配置されている。このシール機構２９はスピンベース２１の下面に固定されたシール部材３０に摺接するようになっており、これにより、シール機構２９と回転軸１５との間には、外部雰囲気から遮断された機構部収容空間５０が形成されている。
機構部収容空間５０内において、ケーシング２７の上蓋部２７ａ上には、回転軸１５を取り囲むほぼ円環状のギヤケース５１が取り付けられている。ギヤケース５１上には、図５の平面図に示すように、第１モータＭ１および第２モータＭ２が、回転軸１５に対して対称な位置に固定されている。ギヤケース５１の内部には、図４に示されているように、その内壁面の内周側および外周側にそれぞれ軸受け５２，５３が圧入されている。軸受け５２，５３は回転軸１５に対して同軸に配置されている。内側の軸受け５２の回転側リングには、回転軸１５を包囲するリング状の第１ギヤ５４が固定されており、外側の軸受け５３の回転側リングには回転軸１５を包囲するリング状の第２ギヤ５５が固定されている。したがって、ギヤケース５１内において、第１ギヤ５４および第２ギヤ５５は回転軸１５に対して同軸的に回転可能であり、第２ギヤ５５は第１ギヤ５４よりも外側に位置している。第１ギヤ５４は、外周側にギヤ歯を有し、第２ギヤ５５は、内周側にギヤ歯を有している。
第１モータＭ１の駆動軸に固定されたピニオン５６は、第１ギヤ５４と第２ギヤ５５との間に入り込み、内側に配置された第１ギヤ５４に噛合している。同様に、図５に示されているとおり、第２モータＭ２の駆動軸に固定されたピニオン５７は、第１ギヤ５４と第２ギヤ５５との間に位置し、外側に配置された第２ギヤ５５に噛合している。ギヤケース５１上にはさらに、モータＭ１，Ｍ２を回避した位置に、一対の第１ボールねじ機構６１，６１が回転軸１５を挟んで対向する位置（すなわち、回転軸１５の側方）に配置されている。さらに、ギヤケース５１上には、モータＭ１，Ｍ２および第１ボールねじ機構６１，６１を回避した位置に、他の一対の第２ボールねじ機構６２，６２が、回転軸１５を挟んで対向するように位置（すなわち、回転軸１５の側方）に配置されている。
第１ボールねじ機構６１，６１は、図４に示されているように、回転軸１５と平行に配置されたねじ軸６３と、このねじ軸６３に螺合するボールナット６４とを備えている。ねじ軸６３は、ギヤケース５１の上蓋部に軸受け部６５を介して取り付けられており、その下端は、ギヤケース５１の内部に及んでいる。このねじ軸６３の下端には、ギヤ６６が固定されており、このギヤ６６は第１ギヤ５４と第２ギヤ５５との間に入り込み、内側に配置された第１ギヤ５４に噛合している。
一方、ボールナット６４には第１非回転側可動部材６８が取り付けられている。この第１非回転側可動部材６８は、回転軸１５を取り囲む環状の部材であって、その内周面には、回転軸１５を取り囲むように設けられた第１軸受け７１の非回転側リング７１ｆが固定されている。第１軸受け７１の回転側リング７１ｒは非回転側リング７１ｆよりも回転軸１５に対して内方側に配置されている。この回転側リング７１ｒは、回転軸１５を取り囲む環状の第１回転側可動部材８１の外周面側に固定されている。第１回転側可動部材８１は、回転軸１５の外周面に突出して設けられた案内レール９１に係合している。この案内レール９１は、回転軸１５に平行な方向に沿って形成されており、これにより、第１回転側可動部材８１は、回転軸１５に沿う方向に案内されて移動可能な状態で、回転軸１５に結合されている。
第１モータＭ１を駆動してピニオン５６を回転させると、この回転は第１ギヤ５４に伝達される。これによって、第１ギヤ５４に噛合しているギヤ６６が回転して、ボールねじ機構６１，６１のねじ軸６３が回転する。これによって、ボールナット６４およびこれに結合された第１非回転側可動部材６８が回転軸１５に沿って昇降することになる。回転軸１５とともに回転することになる第１回転側可動部材８１は、軸受け７１を介して第１非回転側可動部材６８に結合されているから、この第１非回転側可動部材６８の昇降により、回転軸１５の回転中であっても、案内レール９１に沿って昇降されることになる。
図６に示すように、第１ボールねじ機構６１，６１によって昇降されるリング状の第１非回転側可動部材６８の外方には、別のリング状の第２非回転側可動部材７８が配置されている。第１非回転側可動部材６８には、一対の第１ボールねじ機構６１，６１のボールナット６４に対応する位置に径方向外方に突出した一対の突出部６９，６９が形成されており、さらに、これらの突出部６９，６９とは周方向に沿ってずれた位置に別の一対の突出部７０，７０が形成されている。この一対の突出部７０，７０には、回転軸１５に沿う方向に延びるガイド軸６７，６７が結合されている。このガイド軸６７，６７は、回転軸１５に沿う鉛直方向に沿って案内されるようになっており、これによって、第１非回転側可動部材６８は、水平姿勢を保持しつつ回転軸１５に沿って昇降することになる。
一方、リング状の第２非回転側可動部材７８は、第２ボールねじ機構６２，６２に対応する位置に、径方向内方に突出した一対の突出部７９，７９を有している。第２ボールねじ機構６２，６２は、上記第１ボールねじ機構６１と同様な構成を有しているが、そのねじ軸の下端に設けられたギヤは、ギヤケース５１内の第１ギヤ５４と第２ギヤ５５との間において、第２ギヤ５５に内側から噛合している。したがって、同じく第２ギヤ５５に噛合しているピニオン５７を第２モータＭ２によって駆動すれば、第２ボールねじ機構６２，６２のボールナットが昇降することになる。このボールナットが、第２非回転側可動部材７８の突出部７９，７９に結合されている。
第２非回転側可動部材７８において、突出部７９，７９に対して周方向にずれた位置には、別の一対の突出部８０，８０が、径方向内方に突出した状態で設けられている。これらの突出部８０，８０には、ガイド軸７７，７７がそれぞれ結合されている。これらのガイド軸７７，７７は、回転軸１５に沿う鉛直方向に沿って案内されるようになっている。これによって、第２非回転側可動部材７８は、水平姿勢を保ちながら、回転軸１５に沿う鉛直方向に昇降することになる。
図４に示すように、第２非回転側可動部材７８の外周面には、回転軸１５を取り囲むように設けられた第２軸受け７２の非回転側リング７２ｆが固定されている。この第２軸受け７２の回転側リング７２ｒは、回転軸１５を取り囲むリング状の第２回転側可動部材８２の内周面に固定されている。第２回転側可動部材８２の上面には、案内ピン９２が回転軸１５に沿う鉛直上方に向けて植設されている。
第２ボールねじ機構６２，６２のナットとともに第２非回転側可動部材７８が昇降するとき、第２軸受け７２を介して結合された第２回転側可動部材８２も同時に昇降する。後述するとおり、第２回転側可動部材８２はスピンベース２１とともに（すなわち回転軸１５とともに）回転されるが、この回転中であっても、第２ボールねじ機構６２からの駆動力を得て、昇降が可能である。
図７は第１動作変換機構ＦＴ１を構成するリンク機構３１の構成を説明するための斜視図である。また、図８はチャックピンの構成を示す部分断面図である。なお、６つのチャックピンＦ１〜Ｆ３、Ｓ１〜Ｓ３はいずれも同一構成を有しているため、ここでは１つのチャックピンＦ１の構成について説明する。チャックピンＦ１は、鉛直軸Ａ１回りに回動自在にスピンベース２１に軸支された略円柱状の可動本体部材２３１と、可動本体部材２３１上に固定して支持された当接部材２３２とを備えている。可動本体部材２３１は貫通孔２１３に貫通して配設されることで回動可能となっているとともに、対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に位置している。
可動本体部材２３１には、チャックピンＦ１よりも下方において側方に突出したレバー３６が固定されており、このレバー３６の先端には鉛直上方に延びるピン３６ａが立設されている。リンク機構３１は、このレバー３６と、レバー３６に係合する長穴３７ａを有する揺動板３７と、この揺動板３７に結合されたクランク部材３８と、このクランク部材３８の軸部３８ａを回転自在に軸支する軸受け部３９ａを有するレバー３９と、このレバー３９に結合されたクランク部材４０と、このクランク部材４０の一方の軸部４０ａを回転自在に支持する軸受け部材４５と、クランク部材４０の他方の軸部４０ｂと係合する長穴４６ａを有する昇降部材４６とを有している。この昇降部材４６の下端は、第１連動リング３４の上面に結合されている。第１連動リング３４は、第１回転側可動部材８１の外周側の肩部８１ａと掛かり合う位置に配置されている。
図４に示すように、第１連動リング３４の上面側には、等角度間隔で複数本（この実施形態では３本）のガイド軸４７が回転軸１５に沿う鉛直上方に向かって立設されている。このガイド軸４７は、スピンベース２１の下板２１２を貫通し、スピンベース２１内に設けられたブッシュ４８によって、昇降可能に保持されている。したがって、第１連動リング３４は、第１回転側可動部材８１とともに、水平姿勢を維持しつつ、回転軸１５に沿って昇降することになる。これに伴い、昇降部材４６が昇降すると、クランク部材４０が軸受け部材４５に支持された軸部４０ａを中心に回動することになる。昇降部材４６に形成された長穴４６ａは、水平方向に延びており、これにより、昇降部材４６の昇降運動は、クランク部材４０の回動へとスムーズに変換される。
クランク部材４０の回動により、レバー３９が揺動し、その軸受け部３９ａに支持されたクランク部材３８が平面視においてスピンベース２１の周方向に沿って移動する。揺動板３７に形成された長穴３７ａは、スピンベース２１の半径方向に沿って長く形成されていて、この長穴３７ａに鉛直方向に沿ってピン３６ａが係合しているため、揺動板３７は、水平姿勢を保持しつつ、スピンベース２１に対して若干上下動しながら揺動することになる。この揺動板３７の揺動に伴い、ピン３６ａがスピンベース２１の周方向に沿って変位するから、これにより、レバー３６が軸３５を介してチャックピンＦ１の回動を引き起こす。このようにして、リンク機構３１は、第１回転側可動部材８１の昇降運動を、チャックピンＦ１の回動運動へと変換する。
さらに、図８に示すように、当接部材２３２では側方に延出した延出部位２３２ａが設けられるとともに、その延出部位２３２ａの先端表面から保持部位２３２ｂが上方に向けて突設されている。このため、図２に示すように、可動本体部材２３１が鉛直軸Ａ１回りに時計方向（＋α）に回動されると、支持部材２２で支持される基板Ｗの外周端部に保持部位２３２ｂが当接して該基板Ｗを保持する。逆に可動本体部材２３１が鉛直軸Ａ１回りに反時計方向（−α）に回動されると、保持部位２３２ｂが基板Ｗの外周端部から離間して基板保持を解除する。このように、保持部位２３２ｂを基板Ｗの外周端部と当接させることで、当接部材２３２は可動本体部材２３１に対して基板Ｗの径方向内側の位置で基板Ｗの外周端部と当接している。換言すれば、当接部材２３２が基板Ｗの外周端部と当接する位置に対して、可動本体部材２３１は基板Ｗの外周端部よりも径方向外側に位置している。
また、可動本体部材２３１とスピンベース２１の上板２１１に形成された貫通孔２１３との境界部分（可動部分）には、機構空間ＭＲと貫通孔２１３からスピンベース２１の上方に繋がる空間とを分離するために、可動部分にリング状のシール部材２５が設けられている。シール部材２５は、可動部分の下端側、すなわち機構空間ＭＲと貫通孔２１３の接続部分に設けられ、処理液が毛細管現象により可動部材を伝って機構空間ＭＲに入り込むことを防止している。
リンク機構３２，３３の構成は、リンク機構３１の構成と同様であり、これらは、第１連動リング３４の働きにより、連動して動作する。チャックピンＳ１，Ｓ２，Ｓ３に対応するリンク機構４１，４２，４３の構成も、リンク機構３１とほぼ同様であるので、その説明を省略する。ただし、第２連動リング４４は第１連動リング３４よりもスピンベース２１の径方向外方側に位置しているから、クランク部材４０の軸部４０ａはリンク機構３１の場合よりも短くなっており、それに応じて、軸受け部材４５の構成が若干異なっている。なお、図３において、４９は、第２連動リング４４に立設されたガイド軸であって、第１連動リング３４に立設されたガイド軸４７と同様な機能を有し、かつ、このガイド軸４７と同様に、スピンベース２１に対して昇降可能に結合されている。
図４に示されているとおり、リンク機構３１，３２，３３の昇降部材４６には、スピンベース２１の下板２３の下面と第１連動リング３４の上面との間に圧縮コイルばね５８が巻装されている。これにより、第１連動リング３４は、下方に向かって付勢されており、その結果として、チャックピンＦ１は保持部位２３２ｂがスピンベース２１の径方向内方に向かう閉方向へと付勢されている。
さらに、リンク機構４１，４２，４３についても同様に、昇降部材４６には、スピンベース２１の下板２３の下面と第２連動リング４４の上面との間に圧縮コイルばね５９が巻装されている。したがって、チャックピンＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、保持部位２３２ｂがスピンベース２１の径方向内方へと向かう閉方向に向かって付勢されている。よって、第１および第２ボールねじ機構６１，６２のボールナット６４が十分に下方にあれば、基板Ｗは圧縮コイルばね５８，５９のばね力によって、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３によって保持されることになる。このように圧縮コイルばね５８，５９の弾性力を利用して基板Ｗを弾性的に保持する構成であるので、基板Ｗの破損が生じにくいという利点がある。
チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３による基板Ｗの保持状態を検出するために、図３に示すように、第１連動リング３４および第２連動リング４４の高さをそれぞれ検出するセンサ部９７，９８が設けられている。センサ部９７，９８は、たとえば、それぞれ３つのセンサを有しており、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の保持部位２３２ｂが、基板Ｗの端面から退避した状態に対応する第１の高さと、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３が基板Ｗの端面に当接してこの基板Ｗを挟持している状態に対応する第２の高さと、スピンベース２１上に基板Ｗが存在せず、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の保持部位２３２ｂが基板Ｗの端面位置よりもスピンベース２１の径方向内方側に入り込んだ位置に対応する第３の高さとにおいて、第１連動リング３４および第２連動リング４４をそれぞれ検出するように配置されている。第１の高さが最も高く、第２の高さが次いで高く、第３の高さが最も低い。
センサ部９７，９８の出力に基づき、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３による基板Ｗの保持状態、その保持の解除状態、および基板Ｗが存在しない状態を検出することができる。なお、第１および第２連動リング３４，４４と第１および第２ボールねじ機構６１，６２のボールナット６４の昇降とが連動していることを確認するために、第１および第２非回転側可動部材６８，７８の高さを検出するセンサを別途設けてもよい。
図９は、第２連動リング４４と、リンク機構４１，４２，４３の昇降部材４６との結合部付近の構成を示す分解斜視図である。第２連動リング４４の上面には、１２０度間隔で３本の昇降部材４６が立設されている。また、第２連動リング４４の上面において昇降部材４６とはずれた位置に、段付きの貫通孔９４が１８０度間隔で２箇所形成されており、この貫通孔９４に、ブッシュ９３がはめ込まれるようになっている。このブッシュ９３に、第２回転側可動部材８２の上面に立設された案内ピン９２が挿通するようになっている。この案内ピン９２は、その下端のねじ部９２ａを第２回転側可動部材８２の上面に形成されたねじ孔８２ａに螺合させることにより、この第２回転側可動部材８２に固定されている。
このようにして、案内ピン９２がブッシュ９３に係合することにより、第２回転側可動部材８２と第２連動リング４４および昇降部材４６（ただし、リンク機構４１，４２，４３に対応するもの）との相対回転が規制されている。よって、第２ボールねじ機構６２によって、第２非回転側可動部材７８が昇降されると、昇降部材４６、第２連動リング４４および第２回転側可動部材８２は、スピンベース２１とともに回転中であっても、それらの間の相対回転を生じることなく、回転軸１５の方向に沿って昇降移動することになる。
この実施形態において、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３は導電性の樹脂（たとえば、導電性ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン））で構成されており、および第１および第２動作変換機構ＦＴ１，ＦＴ２を構成する各部品は導電性の樹脂または金属（ステンレス鋼（ＳＵＳ）など）で構成されている。さらに、スピンベース２１の下板２１２も導電性の材料（たとえば、ＳｉＣまたはアルミニウム）で構成されている。また、下板２１２が結合される回転軸１５は、ＳＵＳなどの金属で構成されており、モータ２のケーシング（金属製）は接地されている。
これにより、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３から、第１，第２動作変換機構ＦＴ１，ＦＴ２、下板２１２および回転軸１５を経てモータ２のケーシングに至る接地経路が形成されている。これにより、基板Ｗとその表面に供給される処理液（薬液や純水）との間の摩擦に起因して生じる静電気を放電することができ、基板Ｗに作り込まれたデバイスの静電破壊を防止できる。
このように、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の駆動機構を利用して、スピン処理中に基板Ｗの除電を行うことができるから、放電式やＸ線式の除電装置を別途設ける必要がなく、設計が容易になるうえ、コストの削減を図ることができる。また、放電式の除電装置では金属パーティクルの発生が問題となり、Ｘ線式の除電装置では放射線対策が問題となるのに対して、この実施形態の構成ではこれらの点が問題となることもない。
上記のように構成された基板処理装置では、全てのチャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３を鉛直軸Ａ１回りに反時計方向（−α）に回動させて基板保持を解除した状態にする。すなわち、制御ユニット８０は、第１および第２連動リング３４，４４がいずれも上昇位置（上記第１の高さ）となるように第１および第２モータＭ１，Ｍ２を制御する。これにより、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３は、いずれも、当接部材２３２の保持部位２３２ｂがスピンベース２１の径方向外方側に退避した開状態とされる。この状態で、図示省略する搬送アーム等の基板搬送機構により未処理の基板Ｗが非処理面（デバイス形成面）を下方に向けて搬送され、支持部材２２上に載置される。
そして、制御ユニット８０は、例えば第１モータＭ１を制御することにより、第１ボールねじ機構６１を駆動し、ボールナット６４を下降させる。これにより、第１回転側可動部材８１が下降するから、第１連動リング３４が下降して、昇降部材４６が圧縮コイルばね５８からのばね力および重力を受けて下降する。その結果、チャックピンＦ１〜Ｆ３が鉛直軸Ａ１回りに時計方向（＋α）に回動して、それらの保持部位２３２ｂが基板Ｗの外周端部に当接する。これにより、チャックピンＦ１〜Ｆ３によって、基板Ｗが保持されることになる。このとき、電動モータＭ２は駆動されないので、チャックピンＳ１〜Ｓ３は開放状態（保持部位２３２ｂが基板Ｗの端面から退避した状態）となっている。なお、チャックピンＦ１〜Ｆ３の回動時にスピンベース２１に対して可動本体部材２３１が摺動することでパーティクルが発生する場合があるが、可動本体部材２３１は対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配置されているので、基板Ｗへのパーティクル付着が低減される。後述するチャックピンＳ１〜Ｓ３の回動時も同様である。
次に、制御ユニット８０はモータ２を作動させることで、回転軸１５が鉛直軸Ａ０回りに回転され、保持された基板Ｗが鉛直軸Ａ０回りに回転される。そして、この基板Ｗの上面に対してノズル１２から処理液として薬液が供給される。基板Ｗの上面に供給された薬液は基板Ｗの回転による遠心力により広がり、基板Ｗの裏面（非デバイス形成面）に対する処理が行われる。また、基板Ｗの上面に供給された薬液の一部を基板Ｗの上面から周端面を伝ってその下面（デバイス形成面）に回り込ませて基板Ｗの下面周縁部の処理が行われる。なお、薬液の回り込み量は、気体供給路９から基板Ｗの下面中央部に向けて対向領域ＦＲに噴き出される気体によって規制されることになる。
ここで、制御ユニット８０は、薬液による処理が実行されている間、スピンチャック１の回転を継続したままで、電動モータＭを駆動して第２連動リング４４を下降させる。すなわち、ボールねじ機構６２のボールナット６４が下降し、それに伴い、圧縮コイルばね５９によるばね力および重力によって第２連動リング４４が下降する。これに伴って、昇降部材４６（リンク機構４１，４２，４３に対応するもの）が下降するから、第２動作変換機構ＦＴ２の働きにより、チャックピンＳ１〜Ｓ３の時計回り（＋α）の回動が生じる。そして、チャックピンＳ１〜Ｓ３は、それらの保持部位２３２ａが基板Ｗの外周端部に当接し、この基板Ｗを保持した保持状態となる。このときには、チャックピンＦ１〜Ｆ３による基板Ｗの保持が継続しているので、６個のチャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のすべてにより基板Ｗが保持されることになる。
次いで、制御ユニット８０は、スピンチャック１の回転を継続したままで、さらに電動モータＭ１を制御する。すなわち、ボールねじ機構６１のボールナット６４が上昇し、これに伴って第１連動リング３４が圧縮コイルばね５８のばね力に抗して上昇させられる。その結果、第１動作変換機構ＦＴ１の働きにより、チャックピンＦ１〜Ｆ３の反時計回り（−α）の回動が生じ、それらの保持部位２３２ａが基板Ｗの外周端部から退避する。こうして、チャックピンＦ１〜Ｆ３の保持状態が開放される。したがって、その後は、チャックピンＳ１〜Ｓ３によって基板Ｗが保持された状態で基板Ｗの回転が継続されることになる。これにより、スピンチャック１の回転を停止させることなく、基板Ｗの周縁部および周端面をくまなく処理することができる。
こうして、予め決められた処理時間が経過すると、ノズル１２からの薬液の供給が停止されるが、基板Ｗの回転についてはそのまま継続して基板Ｗに付着している薬液を振り切る。こうして、薬液の液切りが完了すると、制御ユニット８０は、ノズル１２からリンス液を基板Ｗの上面に供給して、上記薬液処理と同様にしてリンス処理を行う。これにより、基板Ｗに付着している薬液がリンス液で置換されることで洗い落とされる。この純水リンス処理中にも、上述と同様にして、チャックピンＦ１〜Ｆ３とチャックピンＳ１〜Ｓ３とによる基板Ｗの持ち替えが行われれば、基板Ｗの全表面を均一にかつ良好にリンス処理することができる。ここで、可動本体部材２３１とスピンベース２１との境界部分（可動部分）に薬液が入り込んでいても、可動本体部材２３１は対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配置されているので、可動本体部材２３１が対向領域ＦＲ内に配置されている場合に比べてより多くのリンス液が供給される。このため、リンス液による置換が早く、リンス時間を短縮することができる。
そして、リンス処理を所定時間行った後、制御ユニット８０はノズル１２からのリンス液の供給を停止してリンス液を振り切って乾燥させる。この乾燥処理の際に、ノズル１３および気体供給路９から気体を供給することで乾燥処理が促進される。
なお、薬液やリンス液による処理時や基板Ｗの乾燥時に可動部分に入り込んだ薬液等の処理液が蒸気としてスピンベース２１上に浮遊する場合があるが、可動本体部材２３１は対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配置されているので、また、気体の供給や遠心力の作用もあって処理液が基板Ｗに付着するのが防止される。特に、処理液が非処理面（デバイス形成面）に付着することによる非処理面の腐食を回避することができる。その結果、処理液の基板Ｗへの付着を防止することで、エッチング等の処理を均一にすることができる。
そして、予め決められた乾燥時間が経過すると、制御ユニット８０はノズル１３および気体供給路９からの気体の供給を停止し、モータ２の作動を停止して基板Ｗの回転を停止させる。また、全てのチャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３を鉛直軸Ａ１回りに反時計方向（−α）に回動させる。これにより、当接部材２３２の保持部位２３２ｂが基板Ｗの外周端部から退避して基板保持が解除される。なお、保持が解除された基板Ｗは、図示省略する搬送アーム等の基板搬送機構によって搬出される。
以上のように、この実施形態によれば、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の可動本体部材２３１を対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配置しているので、可動本体部材２３１とスピンベース２１との境界部分（可動部分）に薬液等の処理液が入り込むような場合でも、可動部分に入り込んだ処理液が、基板Ｗの乾燥処理時や処理液による処理時に蒸気として基板Ｗに付着するのが防止される。このため、処理液が基板Ｗの下面（非処理面）に付着して非処理面を腐食するのを回避することができる。したがって、薬液によるエッチング等の処理を均一にすることができる。また、可動本体部材２３１は対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配置されているので、可動本体部材２３１がスピンベース２１に対して摺動することでパーティクルが発生しても、基板Ｗへのパーティクル付着を低減することができる。
また、この実施形態によれば、基板Ｗの下面に当接させて支持する複数の支持部材２２をスピンベース２１上に設けているので、基板Ｗがスピンベース２１に載置される際に生じる基板下面の損傷や汚染を回避することができる。ここで、複数の支持部材２２はスピンベース２１上に固設されているので、支持部材２２とスピンベース２１との間には隙間がなく、処理液が入り込む余地がない。したがって、処理液の可動部分への侵入による不具合が生じることもない。
また、この実施形態によれば、可動本体部材２３１は対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配置されているので、可動本体部材２３１が該対向領域内に配置される場合に比べ、基板Ｗの回転によってリンス液は基板Ｗの径方向外側に流れ出すことから、より多くのリンス液が可動部分に供給されることとなる。このため、リンス液による置換が早く、リンス時間を短縮することができる。
＜第２実施形態＞
図１０は、この発明の第２実施形態にかかる基板処理装置の全体構成を示す図である。また、図１１は図１０の基板処理装置の平面図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、基板昇降機構１００が新たに設けられている点である。基板Ｗをスピンベース２１に近接して配置させると、基板Ｗとスピンベース２１との間に搬送アーム等の基板搬送機構を挿入することができなくなる。そのため、この実施形態では基板昇降機構１００を設けて、以下の基板搬送を行うように構成することで、搬送アーム等による基板搬送を可能としながら、基板Ｗとスピンベース２１とを近接配置させている。
この基板昇降機構１００は、基板Ｗの下面に向けて気体を吐出することで基板Ｗを略水平状態で浮上させる基板浮上ヘッド１０１と、基板浮上ヘッド１０１の下方に取付けられてヘッドを支持する内部が中空の筒状のヘッド支持アーム１０２と、ヘッド支持アーム１０２の中空部に接続され、ヘッド支持アーム１０２を介して基板浮上ヘッド１０１に気体を供給可能な気体供給源１０３と、基板浮上ヘッド１０１およびヘッド支持アーム１０２を一体的に上下方向に移動させるエアシリンダ等の基板浮上ヘッド昇降駆動源１０４とを備えている。
基板浮上ヘッド１０１は、底部中央部がヘッド支持アーム１０２の上端部と一体的に固着されて、ヘッド支持アーム１０２により水平姿勢で支持されている。ヘッド支持アーム１０２は回転軸１５の中空部に鉛直軸Ａ０の軸方向に同軸に貫通して配置されるとともに、昇降自在に構成されている。ヘッド支持アーム１０２は、基板浮上ヘッド昇降駆動源１０４と接続されており、制御ユニット８０が基板浮上ヘッド昇降駆動源１０４を作動させることにより、基板浮上ヘッド１０１とヘッド支持アーム１０２とを一体的に昇降可能となっている。このように、この実施形態では、回転軸１５の中空部に処理液供給管３に代えてヘッド支持アーム１０２が配設されている。
基板浮上ヘッド１０１は、基板Ｗの平面サイズより小さな円盤形状をしており、その上面１０１ａが基板Ｗの下面と対向配置されている。この基板浮上ヘッド１０１の上面１０１ａには複数の気体吐出口１０１ｂが設けられており、各気体吐出口１０１ｂから基板Ｗの下面に向けて略鉛直方向に上向きに気体を吐出可能となっている。これにより、基板Ｗの下面と上面１０１ａとの間に形成される空間に気体を供給して基板Ｗを浮上させることが可能となっている。ここで、これらの気体吐出口１０１ｂは、例えば、図１１に示すように鉛直軸Ａ０を中心とする上面１０１ａ上の任意径の円周に沿って等間隔に配置されることにより、あるいは、さらに軸中心に配置されることにより、略水平状態で基板Ｗを上面１０１ａから浮上させることが可能である。なお、基板Ｗの下面に向けて気体を吐出させて基板Ｗを略水平状態で浮上させる限り、気体吐出口の個数、配置などについては任意である。
基板浮上ヘッド１０１の上面１０１ａに設けられた複数の気体吐出口１０１ｂはそれぞれ、基板浮上ヘッド１０１の内部に形成された気体流通空間１０１ｃに連通している。また、ヘッド支持アーム１０２の内部には気体供給路１０２ａが鉛直軸Ａ０の軸線方向に沿って設けられており、その上方側が気体流通空間１０１ｃに連通している。さらに、気体供給路１０２ａの下方側は開閉弁１０５を介して気体供給源１０３に接続されている。
次にスピンベース２１の構成について、図１０、図１１を参照しつつ詳述する。スピンベース２１は、その上面中央部に内部に向けて窪んだ窪部２１４を有している。この窪部２１４は、その平面サイズＤ１が基板浮上ヘッド１０１の平面サイズＤ２よりも大きく、上下方向における深さＨ１が基板浮上ヘッド１０１の高さＨ２よりも深くなるように、スピンベース２１に形成されている。したがって、基板浮上ヘッド１０１を降下させた際に基板浮上ヘッド１０１を窪部２１４に退避させることが可能となっている。また、窪部２１４の周囲を取り囲むドーナツ状の円環部位の上面は基板Ｗの下面と対向する基板対向面となっており、この対向面２１５は基板Ｗを降下させた際に基板Ｗの下面と所定距離だけ離れた状態で平行に対向可能となっている。そして、この実施形態では、対向面２１５の全周に等角度間隔で複数個（この実施形態では３個）の支持部材２２が上方に突出するように固設されており（図１１）、支持部材２２が基板Ｗの下面と当接することで、基板Ｗはスピンベース２１（対向面２１５）から上方に所定距離だけ離れた位置（基板処理位置Ｐ１）で支持される。
また、基板Ｗが水平方向に移動するのを規制するために、基板Ｗの周縁に複数本（この実施形態では、３本）のガイドピン２６がスピンベース２１の上方に立設されている。このガイドピン２６は、基板処理位置Ｐ１の上方に設けられた基板受渡し位置Ｐ２で搬送アーム等の基板搬送機構から搬送される基板Ｗを基板処理位置Ｐ１に位置決めしたり、反対に基板処理位置Ｐ１に位置決めされている基板Ｗを基板搬送機構に渡すために基板受渡し位置Ｐ２に位置決めする際に、基板Ｗの水平位置の移動を規制して、基板Ｗが水平方向に飛び出すのを防止する。ここで、基板受渡し位置Ｐ２は、搬送アーム等との間で基板Ｗの受渡しを行うため、基板Ｗの下面とスピンベース２１との間に搬送アーム等を挿入できる程度にスピンベース２１から上方に離れた位置である。このため、上下方向におけるガイドピン２６の高さＨ３は、少なくとも搬送アーム等の基板搬送機構の高さに比べて高くなるように構成されている。一方で、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３は、搬送アーム等の基板搬送機構の高さなどの基板搬送時の事情を考慮する必要がなく、基板処理位置Ｐ１に位置決めされた基板Ｗの基板保持の観点のみを考慮して設定される。そこで、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の当接部材２３２の高さＨ４を、基板Ｗの厚みと同等か、基板Ｗの厚みよりも少し高い程度とし、ガイドピン２６の高さＨ３よりも低く構成している。その結果、当接部材２３２の回転に伴って該当接部材２３２が受ける遠心力を小さくすることができる。このように、この実施形態では、基板保持手段として機能するチャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３とは別にガイドピン２６が設けられており、ガイドピン２６が本発明の「規制手段」として機能している。
なお、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３を対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配設している点など、他の構成は基本的には第１実施形態と同様であり、同一構成については同一の符号を付して説明を省略する。
次にこのように構成された基板処理装置の基板Ｗの動作について図１２を参照しつつ説明する。図１２は図１０の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。まず、制御ユニット８０が基板浮上ヘッド昇降駆動源１０４を上昇駆動させることで基板浮上ヘッド１０１とヘッド支持アーム１０２とを一体的に上昇させる（ステップＳ１）。そして、基板浮上ヘッド１０１の上面１０１ａが、スピンベース２１から上方に離れた基板受渡し位置Ｐ２の直下まで上昇して停止されると、制御ユニット８０は開閉弁１０５を開にすることで基板浮上ヘッド１０１の気体吐出口１０１ｂから上向きに気体を吐出させる（ステップＳ２）。これにより、基板浮上ヘッド１０１は基板Ｗが基板受渡し位置Ｐ２に搬送されることで基板Ｗを受け取ることが可能となる。なお、制御ユニット８０は気体吐出口１０１ｂから気体を吐出させた後に、気体を吐出させた状態で基板浮上ヘッド１０１を上昇させるようにしてもよいし、気体の吐出と同時に基板浮上ヘッド１０１を上昇させるようにしてもよい。
続いて、搬送アーム等の基板搬送機構により未処理基板Ｗが非処理面（デバイス形成面）を下方に向けて装置内に搬入され、基板受渡し位置Ｐ２に搬送されてくると（ステップＳ３）、未処理基板Ｗは基板Ｗの下面に位置する基板浮上ヘッド１０１から吐出される気体により浮上させられる。そして、搬送アームが未処理基板Ｗから抜き取られるなどして退避されることで未処理基板Ｗが基板浮上ヘッド１０１へ受渡される（ステップＳ４）。これにより、未処理基板Ｗはその下面に向けて基板Ｗの下面と基板浮上ヘッド１０１の上面１０１ａとの間に形成される空間に供給される気体により非接触状態で基板浮上ヘッド１０１に支持されることとなる。なお、未処理基板Ｗはスピンベース２１の周縁に設けられたガイドピン２６によって水平方向の移動が規制されている。
次に、未処理基板Ｗは基板浮上ヘッド１０１により略水平状態に浮上された状態で、制御ユニット８０が基板浮上ヘッド昇降駆動源１０４を下降駆動させることで降下される（ステップＳ５）。ここで、未処理基板Ｗは水平方向に移動するのをガイドピン２６によって規制されながら降下されるので、基板Ｗが基板浮上ヘッド１０１から水平方向に飛び出すようなことがなく、スムーズに基板処理位置Ｐ１に向けて案内される。そして、未処理基板Ｗが基板処理位置Ｐ１に達すると基板Ｗの下面周縁部は支持部材２２と係合して、さらに基板浮上ヘッド１０１が降下されることで支持部材２２に未処理基板Ｗが受け渡されて支持部材２２に載置される。こうして、基板Ｗが基板処理位置Ｐ１に位置決めされ、基板Ｗの下面周縁部とスピンベース２１の対向面２１５とが近接状態で対向配置される（ステップＳ６）。
また、基板浮上ヘッド１０１は、そのまま降下して基板浮上ヘッド１０１の全体がスピンベース２１の窪部２１４に退避される。その後、制御ユニット８０は開閉弁１０５を閉にすることで基板浮上ヘッド１０１からの気体の吐出を停止させる。なお、制御ユニット８０は気体の吐出を停止させることなく、後述する気体供給路９からの気体の供給と併せて、そのまま基板浮上ヘッド１０１からの気体の吐出を継続させるようにしてもよい。
支持部材２２に載置された未処理基板Ｗは、３つのチャックピンＦ１〜Ｆ３を鉛直軸Ａ１回りに時計方向（＋α）に回動させることで、当接部材２３２の保持部位２３２ｂが基板Ｗの外周端部に当接して基板Ｗが保持される（ステップＳ７）。その後、第１実施形態と同様の手順で、基板Ｗの上面および／または基板Ｗの下面（デバイス形成面）周縁部に対して所定の処理が実行される（ステップＳ８）。すなわち、処理液による処理が実行されている間、スピンチャック１の回転を継続したまま、さらに３つのチャックピンＳ１〜Ｓ３を時計回り（＋α）に回動させて６つのチャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の全てにより基板Ｗを保持する。次いで、３つのチャックピンＦ１〜Ｆ３を反時計回り（−α）に回動させて３つのチャックピンＦ１〜Ｆ３による基板保持を解除した後、３つのチャックピンＳ１〜Ｓ３によって基板Ｗが保持された状態で基板Ｗの回転を継続させる。なお、処理中に制御ユニット８０は開閉弁１０を開にすることで気体供給路９から基板浮上ヘッド１０１の下面と窪部２１４の底面との間に形成される空間を介して基板Ｗの下面とスピンベース２１の上面との間に形成される空間全体に気体を供給することができる。これにより、基板Ｗの下面周縁部への処理液の回り込み量が規制される。
また、処理済基板Ｗの搬出については、未処理基板Ｗの搬入と逆の手順で実行される。基板Ｗに対する所定の処理が実行された後、全てのチャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３を鉛直軸Ａ１回りに反時計方向（−α）に回動させることで、当接部材２３２の保持部位２３２ｂが基板Ｗの外周端部から退避して基板Ｗの保持が解除される（ステップＳ９）。続いて、制御ユニット８０は基板浮上ヘッド昇降駆動源１０４を上昇駆動させることで窪部２１４内に退避されている基板浮上ヘッド１０１を気体吐出口１０１ｂから気体を吐出させた状態で上昇させる（ステップＳ１０）。これにより、処理済基板Ｗは基板浮上ヘッド１０１から吐出される気体により略水平状態に浮上させられる。そして、処理済基板Ｗが基板受渡し位置Ｐ２まで上昇すると基板浮上ヘッド昇降駆動源１０４の駆動を停止させて当該位置で基板Ｗを位置決めさせる（ステップＳ１１）。こうして、搬送アーム等の基板搬送機構により処理済基板Ｗが装置外に搬出される（ステップＳ１２）。
以上のように、この実施形態によれば、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の可動本体部材２３１を対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配置しているので、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、以下に説明するように第２実施形態に特有の作用効果を得ることができる。すなわち、この実施形態によれば、当接部材２３２とは別に、基板処理位置Ｐ１と基板受渡し位置Ｐ２との間で昇降移動される基板Ｗの水平位置の移動を規制するガイドピン２６を設けている。このため、上下方向における当接部材２３２の高さＨ４は、基板受渡し時の事情、例えば、基板下面に搬送アーム等の基板搬送機構を挿入させるために基板搬送機構の高さよりも高くしなければならないといった制約が課されることがない。したがって、上下方向における当接部材２３２の高さＨ４をガイドピン２６の高さＨ３よりも低く構成することで、当接部材２３２の回転に伴って該当接部材２３２が受ける遠心力を小さくすることができる。これにより、以下に示す作用効果が得られる。
すなわち、当接部材２３２が受ける遠心力が大きい場合には、当接部材２３２を支持する可動本体部材２３１が基板Ｗの径方向外側に偏移して、基板の径方向内側の可動本体部材２３１とスピンベース２１との境界部分（可動部分）の隙間が広がり、処理液が入り込み易くなる。また、可動本体部材２３１が偏移することにより、機構空間ＭＲと貫通孔２１３からスピンベース２１の上方に繋がる空間とを分離するために可動部分の下端側に設けられるシール部材２５の密閉性が薄れ（場合によってはシール部材２５が破損して）、可動部分の下方側に位置するリンク機構３１〜３３，４１〜４３等の駆動機構の機械部分に処理液が付着して機械部分を腐食させることとなる（図８）。
これに対し、この実施形態によれば、当接部材２３２が受ける遠心力を小さくすることができ、可動部分への処理液の侵入が抑制される。また、可動本体部材２３１の偏移を小さくできることから、シール部材２５の密閉性に与える影響も小さくすることができ、処理液によるリンク機構３１〜３３，４１〜４３等の駆動機構の機械部分の腐食が防止される。また、可動本体部材２３１の偏移を小さくすることで、スピンベース２１に対して可動本体部材２３１が摺接する度合いを弱めて、パーティクルの発生を抑制することができる。一方で、上下方向におけるガイドピン２６の高さＨ４は、基板受渡し時の事情、例えば、基板搬送機構の高さよりも大きくしなければならないという制約が課され、その高さに応じた遠心力を受けることになる。しかしながら、ガイドピン２６には可動部分がないことから、処理液の可動部分への侵入による不具合が生じることがない。
さらに、この実施形態によれば、基板Ｗは基板浮上ヘッド１０１に非接触で支持された状態で、基板浮上ヘッド１０１が昇降されることで基板処理位置Ｐ１と、基板処理位置Ｐ１の上方の基板受渡し位置Ｐ２とに移動して位置決めされる。このように、基板Ｗは基板処理位置Ｐ１の上方の基板受渡し位置Ｐ１で受け渡しされるので、基板処理位置Ｐ１が基板Ｗの受け渡し時の事情、例えば、搬送アーム等の基板搬送機構の上下方向の高さによって制約されることがなく、基板Ｗを所望の基板処理位置に位置決めすることができる。したがって、スピンベース２１（対向面２１５）と基板Ｗとを十分に近接させた位置を基板処理位置とすることができる。このように、基板Ｗとスピンベース２１とを近接させることで、チャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の当接部材２３２の高さＨ４をさらに小さくすることができる。その結果、可動部分への処理液の侵入およびパーティクルの発生がさらに効果的に抑制される。
＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、基板保持手段として全てのチャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３を可動基板保持手段としているが、少なくとも１つ以上が可動であれば、当該可動基板保持手段については処理液が基板保持手段の可動部分に侵入することに起因する不具合を防止することができる。一方、固定の基板保持手段については、可動部分がないことから処理液の可動部分への侵入による不具合が生じることはない。
また、上記実施形態では、６つのチャックピンＦ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３をスピンベース２１の上面周縁部にほぼ等角度間隔で配置しているが、チャックピンの可動本体部材２３１をスピンベース２１が基板Ｗと対向する対向領域ＦＲに対して基板Ｗの径方向外側に配置している限り、チャックピンの個数、配置などについては任意である。
また、基板支持手段としての支持部材２２についても基板Ｗを略水平状態に支持する限り、その個数、配置などは任意である。例えば、支持部材２２の配置について、当接部材２３２が基板Ｗの外周端部と当接する位置の法線上（基板Ｗの中心と、当接部材２３２が基板Ｗの外周端部と当接する位置を結ぶ線上）に支持部材２２を配設して基板Ｗを支持するようにしてもよい。
また、上記第２実施形態では、基板浮上ヘッド１０１を昇降させることで基板Ｗを基板受渡し位置Ｐ２と基板処理位置Ｐ１に位置決めさせているが、基板浮上ヘッド１０１を固定させてスピンベース２１を昇降させることで基板Ｗを位置決めするようにしてもよい。また、基板浮上ヘッド１０１とスピンベース２１の双方を昇降させることで基板Ｗを位置決めするようにしてもよい。
また、上記第２実施形態では、基板浮上ヘッド１０１から基板Ｗの下面に向けて略鉛直方向上向きに気体を吐出させて基板Ｗを支持しているが、気体を上向きかつ基板Ｗの端縁側に向けて吐出させるようにしてもよい。このように基板浮上ヘッド１０１から基板Ｗの下面に向けて気体を吐出させることでベルヌーイ効果によって基板Ｗを基板浮上ヘッド１０１の上面に吸着させながら浮上させることができる。これにより、例えば、基板Ｗをガイドピン２６によって水平方向に移動するのを規制しながら位置決めする際に、基板Ｗの外周端部とガイドピン２６との間に引っ掛かりが生じる場合であっても、基板Ｗには基板浮上ヘッド１０１に向けて吸着しようとする力が作用していることから基板Ｗを略水平状態で基板浮上ヘッド１０１と一体的に安定して昇降移動させることができる。
また、上記実施形態では、スピンチャック１を回転させることで基板Ｗを回転させているが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、基板Ｗを静止させた状態で、あるいは、基板Ｗを所定の一方向に移動させながら、基板に対して処理液を供給する場合等にも適用される。要は、基板Ｗの外周端部に当接させて基板Ｗを保持しながら基板Ｗに対して処理液を供給することで所定の処理を施す基板処理装置全般に本発明を適用することができる。
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などを含む基板全般の表面に対して処理液を供給して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置に適用することができる。
この発明の第１実施形態にかかる基板処理装置の全体構成を示す図である。 図１の基板処理装置に備えられたスピンチャックの平面図である。 上記スピンチャックのスピンベース内に備えられた動作変換機構の配置を説明するための平面図である。 スピンチャックに関連する構成を説明するための断面図である。 チャックピンを駆動するための駆動機構の構成を説明するための平面図である。 上記駆動機構によって駆動される第１および第２非回転側可動部材の構成を説明するための平面図である。 上記第１および第２非回転側可動部材から伝達される駆動力をチャックピンの動作に変換する動作変換機構の構成を説明するための斜視図である。 チャックピンの構成を示す部分断面図である。 動作変換機構の他の部分の構成を説明するための斜視図である。 この発明の第２実施形態にかかる基板処理装置の全体構成を示す図である。 図１０の基板処理装置の平面図である。 図１０の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
２…モータ（基板回転手段）
２１…スピンベース（ベース部材）
２３１…可動本体部材
２３２…当接部材
２２…支持部材（基板支持手段）
２６…ガイドピン（規制手段）
Ｆ１〜Ｆ３…チャックピン（基板保持手段）
ＦＲ…対向領域
Ｈ３…ガイドピン（規制手段）の高さ
Ｈ４…当接部材の高さ
Ｍ１…第１モータ（駆動機構）
Ｍ２…第２モータ（駆動機構）
Ｐ１…基板処理位置
Ｐ２…基板受渡し位置
Ｓ１〜Ｓ３…チャックピン（基板保持手段）
Ｗ…基板

Claims (5)

  1. 基板の外周端部に当接可能に仕上げられた当接部材を有する、基板保持手段を複数個ベース部材に設け、前記複数の当接部材を前記基板の外周端部に当接させることで該基板を基板処理位置で保持しながら前記基板に対して処理液を供給し所定の処理を施す基板処理装置において、
    前記複数の基板保持手段のうち少なくとも１つ以上が可動基板保持手段であり、該可動基板保持手段は、前記当接部材を支持しながら前記ベース部材に対して可動自在に設けられた可動本体部材と、該可動本体部材を駆動して前記当接部材を前記基板の外周端部に離当接させる駆動機構とを備え、
    前記当接部材は、前記可動本体部材上に後端が固定されるとともに先端が前記基板側に向けて延出された延出部位と、前記延出部位の前記先端から上方に向けて突設され前記可動本体部材が駆動されると前記基板の外周端部に当接して前記基板を保持する保持部位とを有し、
    前記当接部材の前記保持部位が前記基板の外周端部と当接して前記基板を保持した状態で、前記延出部位は、前記保持部位と前記基板の外周端部との当接位置に対して前記基板の外周端部よりも径方向外側に位置し、
    前記可動本体部材は、前記ベース部材が前記基板と対向する対向領域に対して前記基板の径方向外側に配置されることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記ベース部材上に固設され、前記基板下面に当接することで該基板を前記ベース部材から離間させて支持する複数の基板支持手段をさらに備える請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記可動基板保持手段では、前記当接部材が前記可動本体部材に対して前記基板の径方向内側の位置で前記基板の外周端部と当接する請求項１または２記載の基板処理装置。
  4. 前記基板処理位置と、該基板処理装置の上方に設けられた基板受渡し位置との間で前記ベース部材に対して相対的に昇降移動される前記基板の水平位置の移動を規制する規制手段をさらに備え、
    上下方向において前記複数の当接部材の各々の高さは前記規制手段の高さよりも低い請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
  5. 前記ベース部材を回転させて前記複数の基板保持手段により保持される基板を回転させる基板回転手段をさらに備え、
    回転している基板にリンス液を供給して前記所定の処理としてリンス処理を行う請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
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