JP6091060B2 - スピン処理装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、スピン処理装置に関する。
半導体装置や液晶表示装置の製造過程には、通常、半導体ウエハやガラス板などの基板に回路パターンを形成する成膜プロセスやフォトプロセスが存在している。これらのプロセスでは、エッチングや現像などの処理が基板に行われた後、その処理面に対して洗浄や乾燥処理が実行される。
この洗浄や乾燥処理を行う装置としては、スピン処理装置が知られている。スピン処理装置は、回転駆動する回転体を有しており、この回転体の周方向には複数の保持部材が所定間隔で回転可能に立設されている。それらの保持部材の上面には支持ピン及びクランプピン（チャックピンとも呼ばれる）が立設されており、そのクランプピンは保持部材の回転中心に対して偏心した位置に設けられている。
このスピン処理装置によって処理される基板は、ロボット装置のハンドにより回転体に供給される。スピン処理装置は、回転体に供給された基板の周辺部の下面を支持ピンによって支持し、次いで、保持部材を回転させてクランプピンを偏心回転させ、そのクランプピンを基板の外周面に係合させて回転体に基板を保持する。
その後、スピン処理装置は、回転体と共に保持した基板を回転させながら洗浄や乾燥などの処理を行い、基板への処理後、各保持部材を先程とは逆の方向に回転させてクランプピンによる基板の保持状態を解除する。その後、基板の下面にロボット装置のハンドが挿入され、その基板が回転体から取り出される。
前述のクランプピン機構は、処理への影響をできるだけ少なくするように配慮されており、基板処理面より上部側への飛び出し量が最小限となるように設計されており、また、基板下面の隙間に関しても、できるだけ部材でふさがれないようにすることで基板下面（裏面）に流れる処理液や気流を遮らない構造としている。
また、前述の支持ピンに替えて基板を支持する支持部がクランプピンと一体に設けられていることがある（例えば、特許文献１参照）。この支持部はクランプピンと一体であるため、クランプピンが偏心回転して基板を把持するとき、支持部は基板を支えながら回転することになる。
さらに、基板の引っ掛かりなどによるクランプミス防止方法として、クランプピンの回転軸を基板回転軸に対して傾斜させる構造が用いられる（例えば、特許文献１参照）。この方式では、基板端面が一本のクランプピンに引っかかっても、他のクランプピンから離れて持ち上がることが無いため、必ずクランプピンで基板を押さえることができる。
特許第４６８１１４８号公報
しかしながら、前述のように保持部材上にクランプピンに加え、支持ピンや支持部などの支持部材が存在するような機構では、基板処理中にもその支持部材が存在することになる。ところが、その支持部材にかかる処理液や気流の流れが考慮されていないのが現状である。
本発明が解決しようとする課題は、基板の均一な処理を実現することができるスピン処
理装置を提供することである。
本発明の実施形態に係るスピン処理装置は、基板を回転させて処理するスピン処理装置であって、回転可能に設けられた回転体と、前記回転体の回転方向に所定間隔で昇降可能に設けられ、前記基板の周縁部を支持する少なくとも三つの基板支持部材と、前記回転体の回転方向に所定間隔で偏心回転可能に設けられ、偏心回転により前記基板の外周面に各々当接して前記基板を把持する少なくとも三つのクランプピンと、前記三つの基板支持部材を同期させて昇降させる昇降機構と、前記三つのクランプピンを同期させて偏心回転させる回転機構と、を備え、前記昇降機構は、前記基板支持部材を前記クランプピンによる前記基板のクランプ高さよりも下方の退避位置まで下降させることを可能とし、前記回転機構は、前記回転体の回転軸に直交する方向に移動可能に設けられ、前記三つのクランプピンを偏心回転させるための複数のスライドアームと、前記回転体の回転軸を中心として回転可能に設けられ、前記複数のスライドアームを同期させて前記回転体の回転軸に直交する方向に移動させる同期移動リングとを備える。
本発明によれば、基板の均一な処理を実現することができる。
実施の一形態に係るスピン処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１に示すスピン処理装置の概略構成を示す斜視図である。 図２に示すスピン処理装置の一部を拡大して示す斜視図である。 図２に示すスピン処理装置が備える基板支持部材を説明するための説明図である。 図２に示すスピン処理装置が備える回転機構の概略構成を示す斜視図である。 図２に示すスピン処理装置が備える昇降機構の概略構成を示す斜視図である。 図３に示すクランプ部の重心とクランプピンとの位置関係を説明するための説明図である。 図３に示すクランプ部の変形例として二つのクランプピンを有するクランプ部を示す斜視図である。
実施の一形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るスピン処理装置１は、上面が開口するカップ体２と、このカップ体２の下に設けられた駆動モータ３と、カップ体２の内部に設けられ基板Ｗを把持する基板把持機構４と、前述の駆動モータ３を制御する制御装置５とを備えている。
カップ体２は上面開口の筒状に形成されている。このカップ体２の底部の径方向中心部には貫通孔２ａが形成されており、その径方向周辺部にはカップ体２内の排液を流出させるための複数本の排出管（図示せず）が周方向に所定間隔で接続されている。なお、カップ体２の上端部は全周にわたって径方向内方に向かって傾斜するように形成されている。
駆動モータ３は、筒状の固定子３ａと、この固定子３ａ内に回転可能に挿入された筒状の回転子３ｂとにより構成されており、基板把持機構４により把持された基板Ｗを回転させる駆動源となるモータである。この駆動モータ３は電気的に制御装置５に接続されており、制御装置５の制御に応じて駆動する。
基板把持機構４は、図１さらに図２に示すように、基体となる円筒状の回転体４ａと、基板Ｗを把持する複数（例えば、六個）のクランプ部４ｂと、それらのクランプ部４ｂを保持する回転プレート４ｃと、各クランプ部４ｂに連結する複数（例えば、六個）のスライドアーム４ｄと、それらのスライドアーム４ｄを個別にスライド移動可能に支持する軸ベース４ｅと、基板Ｗを支持する複数（例えば、六個）の基板支持部材４ｆと、それらの基板支持部材４ｆを一体に支持する支持リング４ｇと、各部材を覆うカバー４ｈとを備えている。なお、図２では、基板Ｗ、回転プレート４ｃ及びカバー４ｈの図示が省略されている。
回転体４ａは、図１に示すように、その中心軸である回転体軸Ａ１を前述の駆動モータ３の回転子３ｂの回転軸に一致させて回転子３ｂに固定されている。これにより、回転体４ａは駆動モータ３により回転駆動されることになる。回転子３ｂと回転体４ａの内側には、回転しない固定軸１１ａが駆動モータ３の下部で支持固定されて配置されている。この固定軸１１ａの上部には、ノズルヘッド１１ｂが設けられており、このノズルヘッド１１ｂには、各クランプ部４ｂにより把持（クランプ）された基板Ｗの裏面に処理液を供給するノズル１２が形成されている。なお、基板Ｗの表面に処理液を供給するノズル（図示せず）も回転体４ａの上方に設けられている。
各クランプ部４ｂは、図２に示すように、回転体軸Ａ１を中心とする円周上に所定間隔、例えば等間隔で設置されている。これらのクランプ部４ｂを動作させることで、基板Ｗをその中心が回転体軸Ａ１の中心に配置されるように（センタリング）把持（クランプ）する機構が実現される。
このクランプ部４ｂは、図３に示すように、クランプピン２１と、そのクランプピン２１を保持するピンプレート２２と、そのピンプレート２２の回転軸となるクランプ軸２３と、そのクランプ軸２３の下端に接続された傾斜リンク板２４と、その傾斜リンク板２４の端部に設けられた傾斜リンク軸２５と、その傾斜リンク軸２５に設けられた滑りブロック２６とを備えている。このクランプ部４ｂは、回転体軸Ａ１に対して傾斜したクランプ軸心Ａ２を中心に回転する。なお、図３では、回転プレート４ｃ及びカバー４ｈの図示が省略されている。
クランプピン２１は、クランプ軸心Ａ２と偏心（オフセット）してピンプレート２２上に固定されており、逆テーパ状に形成されている。ピンプレート２２はクランプ軸２３の上端に固定されており、クランプピン２１を保持する偏心回転可能な偏心回転部材として機能する。なお、全てのクランプ部４ｂの各クランプピン２１が基板Ｗに接触したとき、クランプピン２１とクランプ軸心Ａ２は回転体軸Ａ１に平行になるように、さらに、ピンプレート２２は回転体軸Ａ１に直交する平面と平行になるように形成されている。
クランプ軸２３はクランプピン２１を偏心回転させるための軸であり、このクランプ軸２３の下端は傾斜リンク板２４の一端に固定されている。この傾斜リンク板２４の他端には、傾斜リンク軸２５の下端が固定されている。クランプ軸２３及び傾斜リンク軸２５は互いに平行にされ、傾斜リンク板２４に対して直角に設けられている。なお、全てのクランプ部４ｂの個々のクランプ軸心Ａ２は、回転体軸Ａ１と一点で交わって同じ傾斜で傾くように設定されている。また、滑りブロック２６は、傾斜リンク軸２５を回転軸としてその傾斜リンク軸２５と隙間無く回転可能に設けられている。この滑りブロック２６がスライドアーム４ｄの先端と係合する（詳しくは、後述する）。
このクランプ部４ｂでは、ピンプレート２２がクランプ軸２３を回転中心として閉方向（本実施形態では、時計回りとする）に回転すると、ピンプレート２２上のクランプピン２１が偏心回転し、各基板支持部材４ｆにより支持されている基板Ｗの外周面に当接する。他のクランプ部４ｂでも同じようにクランプピン２１が基板Ｗの外周面に当接し、各クランプピン２１により基板Ｗを回転体軸Ａ１の中心にセンタリングしつつ把持する。一方、ピンプレート２２がクランプ軸２３を回転中心として開方向（本実施形態では、反時計回りとする）に回転すると、ピンプレート２２上のクランプピン２１が前述と逆方向に偏心回転し、基板Ｗの外周面から離れる。他のクランプ部４ｂでも同じようにクランプピン２１が基板Ｗの外周面から離れ、把持状態の基板Ｗが開放されることになる。
回転プレート４ｃは、図１に示すように、回転体４ａに固定されて一体となっており、各クランプ部４ｂを保持して回転体４ａと共に回転する。この回転プレート４ｃが回転体４ａの回転により回転体４ａと一緒に回転するため、各クランプ部４ｂも回転体軸Ａ１を中心として回転することになる。
この回転プレート４ｃには、クランプ部４ｂのクランプ軸２３を回転可能に支持する軸支持部３１がクランプ部４ｂの個数に合わせて複数設けられており、さらに、基板支持部材４ｆが挿入される貫通孔３２が基板支持部材４ｆの個数に合わせて複数形成されている。各軸支持部３１は、前述の各クランプ部４ｂの設置位置に合わせて、回転体軸Ａ１を中心とする円周上に等間隔で形成されており、同様に、各貫通孔３２も回転体軸Ａ１を中心とする円周上に等間隔で形成されている。
各スライドアーム４ｄは、図２に示すように、回転体軸Ａ１を中心とする回転方向に等間隔で並べられている。これらのスライドアーム４ｄは、回転体軸Ａ１を中心とする円周の接線方向にスライド移動することによって、各クランプ部４ｂを回転させる機構として機能する。
スライドアーム４ｄは、図３に示すように、先端部に滑りブロック２６に係合する溝部４１を有している。この溝部４１は、回転体軸Ａ１とクランプ軸心Ａ２とがつくる平面と平行な二つの平面を有するＵ字形状の溝である。溝部４１には、傾斜リンク軸２５を軸にした滑りブロック２６が移動可能にかつ隙間無く配置されている。このスライドアーム４ｄは、回転体軸Ａ１に直交する方向にスライド移動することで、滑りブロック２６を介して傾斜リンク軸２５をクランプ軸心Ａ２周りに溝部４１と平行を保ったまま旋回移動させ、さらに、傾斜リンク板２４を介してクランプ軸２３を回してピンプレート２２を回転させる。
軸ベース４ｅは、図２に示すように、回転体４ａに固定されて一体となっており、各スライドアーム４ｄをスライド移動可能に支持して回転体４ａと共に回転する。この軸ベース４ｅには、図２さらに図３に示すように、スライドアーム４ｄを直線移動させるスライド軸５１がスライドアーム４ｄの個数に合わせて設けられている。これらのスライド軸５１は、軸ベース４ｅの周方向に等間隔に並べられてその軸ベース４ｅに固定されており、回転体軸Ａ１及びクランプ軸心Ａ２のいずれにも直角になるように設けられている。なお、前述のスライドアーム４ｄは、スライド軸５１周りに回転しないように形成されている。
各基板支持部材４ｆは、図２に示すように、回転体軸Ａ１を中心とする円周上に所定間隔、例えば等間隔で位置付けられ、支持リング４ｇの上面に設けられている。この基板支持部材４ｆは、上端部で基板Ｗを支持する部材であり、基板Ｗを支持する支持面は径方向内方に向かって徐々に低くなるように傾斜している。なお、基板支持部材４ｆは、図１に示すように、回転プレート４ｃの貫通孔３２に挿入されて設けられている。
基板支持部材４ｆの支持面（傾斜面）は、図４に示すように、各クランプ部４ｂの個々のクランプピン２１が円盤状の基板Ｗを把持したとき、各クランプ軸心Ａ２が交わる点Ｂ１を中心にして基板端を含む球面Ｂ２又はその球面Ｂ２に接する平面の形状になっている。例えば、回転体軸Ａ１とクランプ軸心Ａ２とが作る平面に基板支持部材４ｆの上面又はエッジを回転体軸Ａ１周りに回転投影すると、上面又はエッジがクランプ軸心Ａ２と直交するように各基板支持部材４ｆの配置が行われている。なお、図４では、手前側の二本の基板支持部材４ｆの図示が省略されている。
これにより、基板Ｗが各基板支持部材４ｆの個々の支持面により傾いた状態で支持されていた場合でも、各クランプ部４ｂの個々のクランプピン２１により把持される際、基板Ｗは各基板支持部材４ｆの個々の支持面に沿って移動するため、各クランプピン２１により確実に基板Ｗを把持することができる。
支持リング４ｇは、図２に示すように、円環状に等間隔に並ぶ各基板支持部材４ｆを支持するリングである。この支持リング４ｇは回転体軸Ａ１を中心として昇降可能に設けられており、リング内を円筒状の回転体４ａが貫通することになる。このような支持リング４ｇにより各基板支持部材４ｆは一体となり、同時に昇降可能となる。
カバー４ｈは、図１に示すように、下面開口のケース状に形成されており、回転体４ａの回転と共に回転する前述の各部を覆って乱流の発生を防止する部材である。このカバー４ｈには、ノズルヘッド１１ｂのノズル１２から吐出された処理液を上部に通過させるための開口部６１と、各クランプ部４ｂの個々のピンプレート２２の上面を露出させる複数の開口部６２と、各基板支持部材４ｆが通過する複数の貫通孔６３とが形成されている。なお、各貫通孔６３は、それぞれ基板支持部材４ｆの先端部、すなわち支持面（傾斜面）を有する先端部を収納可能なサイズに形成されている。
ここで、前述の各クランプ部４ｂ、各スライドアーム４ｄ及び各基板支持部材４ｆなどの部材は、回転体軸Ａ１に対して軸対象に配置されており、駆動モータ３に偏心負荷が作用しない構造になっている。
次に、各スライドアーム４ｄをスライド移動させる移動機構について図５を参照して説明する。なお、図５では、基板Ｗ、回転プレート４ｃ及びカバー４ｈの図示が省略されている。
図５に示すように、各スライドアーム４ｄの下面には、それぞれ同期移動ピン４２が設けられている。これらの同期移動ピン４２の高さは回転体軸Ａ１の軸周りに交互に異なっており、高さが異なる二種類の同期移動ピン４２が存在している。すなわち、第１の高さを有する第１の同期移動ピン４２と、その第１の高さより高い第２の高さを有する第２の同期移動ピン４２とが回転体軸Ａ１の軸周りに交互に存在している（第１の高さ＜第２の高さ）。
第１の高さを有する三つの同期移動ピン４２は、回転体軸Ａ１を回転軸として回転する第１の同期移動リング４３に係合し、また、第２の高さを有する三つの同期移動ピン４２は、回転体軸Ａ１を回転軸として回転する第２の同期移動リング４４に係合する。なお、同期移動ピン４２としては、固定のピンを用いているが、これに限るものではなく、その他にも、例えば、回転するピンを設けるようにしても良い。
前述の第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４は上下二段に配置されており、回転体４ａの軸周りに回転可能に設けられている。第１の同期移動リング４３は、第１の高さを有する同期移動ピン４２を挟み込むように接触する複数のピン接触部４３ａを有しており、同様に、第２の同期移動リング４４も、第２の高さを有する同期移動ピン４２を挟み込むように接触する複数のピン接触部４４ａを有している。
これらの第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４が回転すると、それらに係合する各同期移動ピン４２が同期して回転体軸Ａ１の軸周りに移動し、それらの同期移動ピン４２につながる各スライドアーム４ｄがスライド軸５１に沿って平行移動する。これに応じて、前述のように各クランプ部４ｂの個々のクランプピン２１がクランプ軸２３を回転中心として偏心回転する。
このとき、第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４の回転方向が反時計回りＣ１（基板Ｗの表面から見て）であると、各クランプピン２１の回転方向が閉方向（時計回りＣ２）となり、各クランプピン２１は基板Ｗを回転体軸Ａ１の中心にセンタリングしつつ把持することになる。一方、第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４の回転方向が時計回りＣ２であると、各クランプピン２１の回転方向も開方向（反時計回りＣ１）となり、各クランプピン２１は基板Ｗの把持状態を開放することになる。なお、第１の同期移動リング４３と第２の同期移動リング４４は必ずしも一緒に回転する必要は無く、どちらか一方を回転させれば基板Ｗを把持（クランプ）することが可能である。
ここで、回転体４ａの回転中に基板Ｗを確実に把持しておくことが必要であるため、第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４は、全てのクランプ部４ｂの各クランプピン２１を閉じる方向として、反時計回りＣ１にバネを用いて付勢されている。したがって、基板Ｗの把持を開放するときのみ、前述の方向と逆の方向、すなわち時計回りＣ２に第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リングを回転させることになる。
前述の第１の同期移動リング４３は、円筒状に形成された円筒部４３ｂを有しており、この円筒面には、回転体軸Ａ１の軸方向に延びるスパイラル状の溝４３ｂ１が形成されている。このスパイラル状の溝４３ｂ１には昇降ピン４５Ａが接するように挿入されており、この昇降ピン４５Ａは昇降ブロック４６Ａに回転自在に設けられている。この昇降ブロック４６Ａは、回転体４ａに形成された第１の回転体溝４ａ１に嵌め込む形で、回転体軸Ａ１の軸方向に移動可能に設けられている。昇降ブロック４６Ａには、連結部材（図示せず）を介して第１の昇降リング４７Ａが取り付けられている。なお、スパイラル状の溝４３ｂ１は、第１の昇降リング４７Ａの昇降移動、すなわち回転体軸Ａ１の軸方向の昇降移動を、昇降ピン４５Ａを介して第１の同期移動リング４３の回転移動に変換するための溝である。
第２の同期移動リング４４も、第１の同期移動リング４３と同様に、円筒状に形成された円筒部４４ｂを有しており、この円筒面には、回転体軸Ａ１の軸方向に延びるスパイラル状の溝４４ｂ１が形成されている。このスパイラル状の溝４４ｂ１には昇降ピン４５Ｂが接するように挿入されており、この昇降ピン４５Ｂは昇降ブロック４６Ｂに回転自在に設けられている。この昇降ブロック４６Ｂは、回転体４ａに形成された第２の回転体溝４ａ２に嵌め込む形で、回転体軸Ａ１の軸方向に移動可能に設けられている。この昇降ブロック４６Ｂには、連結部材４８を介して第２の昇降リング４７Ｂが取り付けられている。なお、スパイラル状の溝４４ｂ１も、前述の溝４３ｂ１と同様、第２の昇降リング４７Ｂの昇降移動、すなわち回転体軸Ａ１の軸方向の昇降移動を、昇降ピン４５Ｂを介して第２の同期移動リング４４の回転移動に変換するための溝である。
次に、このような二つの昇降リング４７Ａ、４７Ｂを昇降させる昇降機構及び前述の支持リング４ｇを昇降させる昇降機構について図６を参照して説明する。なお、図６では、回転プレート４ｃ及びカバー４ｈの図示が省略されている。
図６に示すように、二つの昇降リング４７Ａ、４７Ｂを昇降させる昇降機構として、第１の昇降リング４７Ａを昇降させる第１の昇降シリンダ７１と、第２の昇降リング４７Ｂを昇降させる第２の昇降シリンダ７２とが設けられている。これらの第１の昇降シリンダ７１及び第２の昇降シリンダ７２としては、例えば、エアシリンダを用いることが可能である。なお、第１の昇降シリンダ７１又は第２の昇降シリンダ７２が昇降リングを昇降させる昇降部として機能する。
第１の昇降シリンダ７１は、シリンダ本体７１ａと、そのシリンダ本体７１ａにより昇降する昇降アーム７１ｂと、その昇降アーム７１ｂの先端に取り付けられたカムフォロア７１ｃとを有している。このカムフォロア７１ｃが上昇して第１の昇降リング４７Ａに接触し、その第１の昇降リング４７Ａを回転体軸Ａ１の軸方向（延伸方向）に押し上げることで、第１の昇降リング４７Ａは上昇する。なお、シリンダ本体７１ａは装置架台（図示せず）に固定されている。
第２の昇降シリンダ７２も、第１の昇降シリンダ７１と同様に、シリンダ本体７２ａと、そのシリンダ本体７２ａにより昇降する昇降アーム７２ｂと、その昇降アーム７２ｂの先端に取り付けられたカムフォロア７２ｃとを有している。このカムフォロア７２ｃが上昇して第２の昇降リング４７Ｂに接触し、その第２の昇降リング４７Ｂを回転体軸Ａ１の軸方向（延伸方向）に押し上げることで、第２の昇降リング４７Ｂは上昇する。なお、シリンダ本体７２ａも装置架台（図示せず）に固定されている。
このような第１の昇降シリンダ７１及び第２の昇降シリンダ７２が昇降すると、第１の昇降リング４７Ａ及び第２の昇降リング４７Ｂが昇降し、それら第１の昇降リング４７Ａ及び第２の昇降リング４７Ｂにつながっている第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４が回転する。このとき、第１の昇降リング４７Ａ及び第２の昇降リング４７Ｂが下降すると、第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４はバネによる付勢力により反時計回りＣ１に回転する。一方、第１の昇降リング４７Ａ及び第２の昇降リング４７Ｂが上昇すると、第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４は時計回りＣ２に回転する。
ここで、各昇降シリンダ７１、７２の最下降時には、各カムフォロア７１ｃ、７２ｃは、回転体４ａと共に回転する各昇降リング４７Ａ、４７Ｂに接触せずにそれらの昇降リング４７Ａ、４７Ｂから離れている。これにより、回転体４の回転時、各昇降リング４７Ａ、４７Ｂは各カムフォロア７１ｃ、７２ｃに接触せずに回転することが可能となり、スムーズな回転を実現することができる。
また、支持リング４ｇを昇降させる昇降機構としては、支持リング４ｇを介して各基板支持部材４ｆをクランプ高さまで上昇させるクランプ高さシリンダ７３と、支持リング４ｇを介して各基板支持部材４ｆを移載高さまで上昇させる移載高さシリンダ７４とが設けられている。なお、クランプ高さシリンダ７３又は移載高さシリンダ７４が支持リング４ｇを昇降させる昇降部として機能する。
クランプ高さシリンダ７３は、シリンダ本体７３ａと、そのシリンダ本体７３ａにより昇降する昇降アーム７３ｂと、その昇降アーム７３ｂの先端に取り付けられたカムフォロア７３ｃとを有している。このカムフォロア７３ｃが上昇して支持リング４ｇに接触し、その支持リング４ｇを回転体軸Ａ１の軸方向（延伸方向）に押し上げることで、支持リング４ｇ上の各基板支持部材４ｆをクランプ高さまで上昇させる。なお、シリンダ本体７３ａは装置架台（図示せず）に固定されている。
移載高さシリンダ７４も、クランプ高さシリンダ７３と同様に、シリンダ本体７４ａと、そのシリンダ本体７４ａにより昇降する昇降アーム７４ｂと、その昇降アーム７４ｂの先端に取り付けられたカムフォロア７４ｃとを有している。このカムフォロア７４ｃが上昇して支持リング４ｇに接触し、その支持リング４ｇを回転体軸Ａ１の軸方向（延伸方向）に押し上げることで、支持リング４ｇ上の各基板支持部材４ｆを移載高さまで上昇させる。なお、シリンダ本体７４ａも装置架台（図示せず）に固定されている。
ここで、クランプ高さシリンダ７３だけが上昇した場合には、各基板支持部材４ｆは基板Ｗをクランプするクランプ高さに位置決めされ、移載高さシリンダ７４だけが上昇した場合には、各基板支持部材４ｆは基板搬送用ロボットなどが基板交換する移載高さに位置決めされる。さらに、両方のシリンダ７３、７４が最下降している場合には、各基板支持部材４ｆの先端はカバー４ｈ上面の高さまで下降しており、各基板支持部材４ｆはカバー４ｈ内に収納されている。
また、各シリンダ７３、７４の最下降時には、各カムフォロア７３ｃ、７４ｃは、回転体４ａと共に回転する支持リング４ｇに接触せずにその支持リング４ｇから離れている。これにより、回転体４の回転時、支持リング４ｇは各カムフォロア７３ｃ、７４ｃに接触せずに回転することが可能となるため、スムーズな回転を実現することができる。
前述の四台のシリンダ動作の組合せにより、各クランプ部４ｂによるクランプ及び各基板支持部材４ｆの昇降、例えば、把持基板開放高さから基板搬送高さ（移載高さ）への各基板支持部材４ｆの上昇、逆に、基板搬送高さからの基板把持高さ（クランプ高さ）への各基板支持部材４ｆの下降、さらに、各基板支持部材４ｆの収納（退避）を行うことができる。
また、第１の昇降リング４７Ａとの隙間を測定する第１のリング隙間測定センサ７５と、第２の昇降リング４７Ｂとの隙間を測定する第２のリング隙間測定センサ７６とが設けられている。これらの第１のリング隙間測定センサ７５及び第２のリング隙間測定センサ７６は、シリンダ同様に装置架台（図示せず）に固定されている。第１のリング隙間測定センサ７５及び第２のリング隙間測定センサ７６としては、例えば、近接センサを用いることが可能である。なお、第１のリング隙間測定センサ７５又は第２のリング隙間測定センサ７６は昇降リングの高さを検出するセンサとして機能する。
第１の昇降シリンダ７１の最下降時には、カムフォロア７１ｃは第１の昇降リング４７Ａと接触しないため、第１の昇降リング４７Ａは、各クランプ部４ｂの個々のクランプピン２１が基板Ｗを正常に把持したときと基板Ｗを正常に把持できなかったときとで、異なる高さで停止することになる。なお、第２の昇降シリンダ７２の最下降時も同様であり、第２の昇降リング４７Ｂも異なる高さで停止することになる。
このため、各リング隙間測定センサ７５、７６によりリング停止高さを測定することによって、各クランプ部４ｂにより基板Ｗを正常に把持しているか否かを確認することができる。例えば、測定したリングとの隙間、すなわちリング停止高さが所定範囲内でなければ、基板Ｗを正常に把持していないと判断する。このように各リング隙間測定センサ７５、７６により基板Ｗをクランプするときのリング隙間を測定することによって、正しくクランプしたことを確認することが可能となり、次の動作に移行することができる。
したがって、第１のリング隙間測定センサ７５及び第２のリング隙間測定センサ７６は、制御装置５に電気的に接続されており、測定した結果、すなわち測定値を制御装置５に入力する。制御装置５は判断部５ａを有しており（図１参照）、その判断部５ａは前述の測定結果に応じて各クランプ部４ｂによる基板Ｗの把持が正常であるか否かを判断し、基板Ｗの把持が正常であると判断すると、次の動作を行い、基板Ｗの把持が正常でないと判断すると、動作を中止する。このとき、基板Ｗの把持が正常でない旨を利用者に報知するようにしもて良い。
ここで、前述のクランプ関連動作と駆動モータ３による回転動作は独立であるため、クランプ関連動作中にも駆動モータ３の低速回転を開始することが可能である。また、基板Ｗを回転させてプロセス処理を行っている場合でも、第１の昇降リング４７Ａ又は第２の昇降リング４７Ｂのどちらか一方を上昇させることで、各クランプ部４ｂの合計六本のクランプピン２１のうち三本を開放することができる。その後、第１の昇降リング４７Ａ又は第２の昇降リング４７Ｂを下降させたとき、六本のクランプピン２１が正しく基板Ｗを把持していることをセンサで確認することができる。また、基板Ｗを正しく把持している場合のみ、各昇降リング４７Ａ、４７Ｂの一方を上昇し、一方の三本のクランプピン２１を開放するようにすれば、処理中の基板クランプミスによる基板放出などの異常発生を未然に防ぐことが可能となるので、安全性の向上を図ることができる。
次に、前述のスピン処理装置１のスピン処理動作（スピン処理方法）について説明する。
このスピン処理動作では、各基板支持部材４ｆにより基板Ｗを支持する工程と、各基板支持部材４ｆにより支持された基板Ｗをクランプ高さに移動させる工程と、クランプ高さに位置した基板Ｗを各クランプ部４ｂにより把持する工程と、各クランプ部４ｂにより把持された基板Ｗから各基板支持部材４ｆを退避させる工程と、各基板支持部材４ｆが基板Ｗから退避した状態で、各クランプ部４ｂにより把持された基板Ｗを回転体４の回転により回転させて処理する工程と、処理済の基板Ｗの把持状態を開放する工程と、処理済みの基板Ｗを移載高さまで移動させる工程とが存在している。
各基板支持部材４ｆにより基板Ｗを支持する工程では、各基板支持部材４ｆが移載高さ（基板搬送高さ）に位置しており（図１参照）、各クランプ部４ｂの個々のクランプピン２１は開放位置に位置している。この状態で、基板Ｗが各基板支持部材４ｆの支持面（傾斜面）上にロボット装置のハンドなどにより載置される。なお、このとき、支持リング４ｇが移載高さシリンダ７４により回転体軸Ａ１の軸方向に押し上げられ、各基板支持部材４ｆが移載高さまで上昇している。また、第１の昇降リング４７Ａ及び第２の昇降リング４７Ｂは第１の昇降シリンダ７１及び第２の昇降シリンダ７２により押し上げられ、第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４は時計回りＣ２に回転している。この回転状態により、各スライドアーム４ｄを介して、各クランプ部４ｂの各々のクランプピン２１が開方向（反時計回りＣ１）に偏心回転して停止している。
次いで、基板Ｗをクランプ高さに移動させる工程では、クランプ高さシリンダ７３が上昇し、移載高さシリンダ７４が下降する。これに応じて、支持リング４ｇは回転体軸Ａ１の軸方向に下降し、クランプ高さシリンダ７３のカムフォロア７４ｃに当接して停止する。これにより、各基板支持部材４ｆはクランプ高さ（基板把持高さ）に位置することになる。
次に、基板Ｗを各クランプ部４ｂにより把持する工程では、前述の状態で、第１の昇降シリンダ７１及び第２の昇降シリンダ７２が下降し、第１の昇降リング４７Ａ及び第２の昇降リング４７Ｂが下がると、第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４がバネによる付勢力によって反時計回りＣ１に回転する。この回転動作により、それらに係合する各同期移動ピン４２が同期して回転体軸Ａ１の軸周りに移動し、それぞれのスライドアーム４ｄがスライド軸５１に沿って平行移動する。これに応じて、各クランプ部４ｂの個々のクランプピン２１が閉方向（時計回りＣ２）に偏心回転し、各基板支持部材４ｆにより支持されている基板Ｗの外周面に当接し、基板Ｗを回転体軸Ａ１の中心にセンタリングしつつ把持する。
その後、基板Ｗから各基板支持部材４ｆを退避させる工程では、前述のように各クランプ部４ｂにより基板Ｗが把持されると、クランプ高さシリンダ７３が下降し、支持リング４ｇが回転体軸Ａ１の軸方向に下降して最下降位置に停止する。これにより、各基板支持部材４ｆの先端部はカバー４ｈの各貫通孔６３内に位置し、カバー４ｈ内に収納される。
次に、基板Ｗを回転させて処理する工程では、駆動モータ３により回転体４ａが回転され、基板Ｗの上面及び下面の両面（表裏）に洗浄液が供給される。洗浄液が所定時間供給されると、その供給が停止され、次に、回転体４ａは洗浄液供給時よりも高い速度で回転する。これにより、基板Ｗの上下面に付着した洗浄液は高速回転により発生する遠心力及び気流によって基板Ｗの径方向外方へ流れ、その外周縁から飛散する。基板Ｗの周縁部から飛散した洗浄液はカップ体２の内周面に衝突し、その底部に接続された複数の排出管から吸引されて排出される。なお、この乾燥時、基板Ｗの上下面の各中央部に気体を噴射するユニット（図示せず）が設けられている。このユニットは気体の噴射により基板Ｗの上下面の各中央部に残留する処理液を径方向外方へ押し流す。
その後、処理済の基板Ｗの把持状態を開放する工程では、まず、クランプ高さシリンダ７３により支持リング４ｇが回転体軸Ａ１の軸方向に押し上げられ、各基板支持部材４ｆはクランプ高さまで上昇する。次に、その状態で、第１の昇降シリンダ７１及び第２の昇降シリンダ７２により第１の昇降リング４７Ａ及び第２の昇降リング４７Ｂが押し上げられ、第１の同期移動リング４３及び第２の同期移動リング４４が時計回りＣ２に回転する。この回転動作により、それらに係合する各同期移動ピン４２が同期して回転体軸Ａ１の軸周りに移動し、それぞれのスライドアーム４ｄがスライド軸５１に沿って平行移動する。これに応じて、各クランプ部４ｂの個々のクランプピン２１が開方向（反時計回りＣ１）に偏心回転し、基板Ｗの外周面から離れて基板Ｗを開放する。このクランプから開放された基板Ｗは各基板支持部材４ｆにより支持される。
最後に、処理済みの基板Ｗを移載高さまで移動させる工程では、移載高さシリンダ７４により支持リング４ｇが回転体軸Ａ１の軸方向に押し上げられ、基板Ｗを支持している各基板支持部材４ｆは移載高さまで上昇する。その後、各基板支持部材４ｆの支持面（傾斜面）上の基板Ｗがロボット装置のハンドなどにより搬送される。このとき、搬送用のロボット装置は基板Ｗの下面とカバー４ｈとの間にハンドを挿入し、そのハンドにより基板Ｗの下面を支持して搬送する。
このようなスピン処理工程では、二つの昇降リング４７Ａ、４７Ｂをそれぞれ下降させると、一本ずつ間を開けた三本のクランプピン２１を同期させて、各基板支持部材４ｆに載った基板Ｗを中央に位置決めしながら把持することができる。六本のクランプピン２１は三つで一組となり、二つの三爪クランプとして機能する。また、逆に、昇降リング４７Ａ、４７Ｂのどちらかを上昇させると、三本のクランプピン２１を開くことができる。
さらに、二組の基板クランプ機構を独立に、しかも、基板回転機構とも独立して駆動することができる。これにより、基板開放時には、二つの昇降リング４７Ａ、４７Ｂを上昇させて基板Ｗを把持したら、各昇降リング４７Ａ、４７Ｂの高さ位置を確認すれば、基板Ｗの把持が正常に完了しているかを確認することができる。また、基板Ｗの回転中でも、各昇降リング４７Ａ、４７Ｂの片方を上昇させれば、六箇所のクランプピン２１の三本を開くことができる。特に、基板Ｗを把持する状態を維持しつつ交互に三本のクランプピン２１を開放することによって、処理液におけるピン影響を低減することができる。なお、各シリンダがカムフォロアを有しているため、回転している昇降リング４７Ａ、４７Ｂにカムフォロアが接触しても、駆動モータ３に回転負荷を与えることを抑止することができる。
また、図７に示すように、各クランプ部４ｂにより基板Ｗをクランプした位置で、クランプ部４ｂの重心点Ｇとクランプピン２１は、回転体軸Ａ１とクランプ軸心Ａ２とを含む回転軸面Ｍ１を挟む両側に位置するように設定されている。これにより、回転体４ａが回転した場合、重心点Ｇに作用する遠心力Ｆにより、クランプピン２１が基板Ｗを把持する力をアシストすることになる。このようにクランプ部４ｂの把持機構を遠心力Ｆに対して閉じる側に重心配置しておけば、高速回転時に三つのクランプ部４ｂ、すなわち三本のクランプピン２１により基板Ｗを把持しても、その把持力を静止時なみに上げることが可能となるので、把持を安定して行うことができる。
なお、前述の実施形態では、一本のクランプピン２１を用いているが、これに限るものではなく、図８に示すように、例えば、二本のクランプピン２１を用いるようにしても良く、その数は限定されない。これらのクランプピン２１は、基板Ｗを把持するときにそれらの間隔が基板Ｗの外周面の切り欠き部（例えば、ノッチ）Ｎ１の幅（切り欠き幅）以上で基板Ｗの外周面に接触するように設けられている。これにより、把持対象の基板Ｗの切り欠き部Ｎ１に、二本の内の一本のクランクピン２１が入ったとしても、もう一本のクランクピン２１が基板Ｗの外周面を把持することができ、決定されるセンタリング位置が基板Ｗの切り欠き部Ｎ１の影響を受けることを抑えることが可能となるので、正確なセンタリングを実行することができる。なお、クランプピン２１を基板Ｗと面接触するような平面や円筒面などの曲面構造にするようにしても良い。この場合でも、同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、各基板支持部材４ｆを同期させて昇降させる昇降機構が設けられている。したがって、各クランプ部４ｂにより基板Ｗが把持されると、各基板支持部材４ｆは昇降機構により下降して退避し、その後、基板Ｗの処理が行われる。これにより、基板Ｗの処理中、各基板支持部材４ｆは基板Ｗから十分に離間し、処理液や気流の流れを邪魔することが無くなるので、基板Ｗの均一な処理を実現することができる。
また、昇降機構として、各基板支持部材４ｆを支持する支持リング４ｇと、その支持リング４ｇを昇降させる昇降部としての各シリンダ７３、７４とを用いることによって、簡略な構成で昇降機構を構築することができる。
また、回転機構として、回転体４ａの回転軸に直交する方向に移動可能に設けられ、各クランプ部４ｂの個々のクランプピン２１を回転させるための複数のスライドアーム４ｄと、回転体４ａの回転軸を中心として回転可能に設けられ、各スライドアーム４ｄを同期させて回転体４ａの回転軸に直交する方向に移動させる各同期移動リング４３、４４とを用いることによって、簡略な構成で回転機構を構築することができる。
また、各スライドアーム４ｄは各々同期移動ピン４２を有しており、第１の同期移動リング４３は、回転体４ａの回転軸を中心とした回転により、同期移動ピン４２に接触する複数のピン接触部４３ａを有している。また、第２の同期移動リング４４も同様に複数のピン接触部４４ａを有している。これにより、簡略な構成で各スライドアーム４ｄを同期させて回転体４ａの回転軸に直交する方向に移動させることができる。
また、第１の同期移動リング４３は、回転体４ａの回転軸の軸方向に延びるスパイラル状の溝４３ｂ１が形成された円筒部４３ｂを有しており、回転機構は、溝４３ｂ１に挿入されてその溝４３ｂ１に沿って移動可能な昇降ピン４５Ａと、回転体４ａの回転軸を中心としてその回転軸の軸方向に移動可能に設けられ、昇降ピン４５Ａに連結された昇降リング４７Ａと、その昇降リング４７Ａを昇降させる昇降部としての第１の昇降シリンダ７１とを具備している。これにより、昇降移動が回転移動に変換されるので、簡略な構成で第１の同期移動リング４３を回転させることができる。なお、第２の同期移動リング４４でも同様な構成により同じ効果を得ることができる。
また、第１の昇降リング４７Ａの高さを検出するセンサとしての第１のリング隙間測定センサ７５と、その第１のリング隙間測定センサ７５により検出された第１の昇降リング４７Ａの高さに応じて各クランプ部４ｂの個々のクランプピン２１による基板Ｗの把持が正常であるか否かを判断する判断部５ａとを設けることによって、基板Ｗのクランプが不十分である状態で処理を実行して発生する不具合を防止することができる。また、第２のリング隙間測定センサ７６でも同様な構成により同じ効果を得ることができる。
また、三つで一組となる各クランプピン２１が基板Ｗを処理する処理中に組ごとに交互に基板Ｗを把持する場合には、基板Ｗを把持する状態を維持しつつ、交互に三本のクランプピン２１を開放するが可能となるので、基板Ｗの外周面に処理液が供給され、処理ムラの発生を抑えることができる。詳しくは、クランプピン２１に把持されている基板Ｗの外周面が一時的に解放される状態になるため、処理液がピンにより滞留することが無くなり、処理ムラを防止することができる。
また、二本のクランプピン２１が基板Ｗを把持するときにそれらの間隔が基板Ｗの外周面の切り欠き部Ｎ１の幅以上で基板Ｗの外周面に接触するようにピンプレート２２に設けられた場合には、把持対象の基板Ｗが切り欠き部Ｎ１付きの半導体ウエハである場合でも、各クランプピン２１の把持により決定されるセンタリング位置が基板Ｗの切り欠き部Ｎ１の影響を受けることを抑えることが可能となるので、正確なセンタリングを実行することができる。
なお、前述の実施形態では、基板Ｗとして、円形のウエハのような円板状の基板に対して処理を行っているが、基板Ｗの形状は限定されるものではなく、例えば、基板Ｗとして、液晶パネルのような矩形板状のガラス基板に対して処理を行っても良い。この場合にも、少なくとも三本のクランプピン２１が必要であるが、基板Ｗの把持の安定性向上のためには、四本のクランプピン２１を設けることが好ましい。また、四本のクランプピン２１を二組設けた場合には、前述と同様に、処理中に組ごとに交互に基板Ｗを把持することも可能である。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ スピン処理装置
４ａ 回転体
４ｄ スライドアーム
４ｆ 基板支持部材
４ｇ 支持リング
５ａ 判断部
２１ クランプピン
２２ ピンプレート
４２ 同期移動ピン
４３ 第１の同期移動リング
４３ａ ピン接触部
４３ｂ 円筒部
４３ｂ１ 溝
４４ 第２の同期移動リング
４４ａ ピン接触部
４４ｂ 円筒部
４４ｂ１ 溝
４５Ａ 昇降ピン
４５Ｂ 昇降ピン
４７Ａ 第１の昇降リング
４７Ｂ 第２の昇降リング
７１ 第１の昇降シリンダ
７２ 第２の昇降シリンダ
７３ クランプ高さシリンダ
７４ 移載高さシリンダ
７５ 第１のリング隙間測定センサ
７６ 第２のリング隙間測定センサ

Claims (9)

  1. 基板を回転させて処理するスピン処理装置であって、
    回転可能に設けられた回転体と、
    前記回転体の回転方向に所定間隔で昇降可能に設けられ、前記基板の周縁部を支持する少なくとも三つの基板支持部材と、
    前記回転体の回転方向に所定間隔で偏心回転可能に設けられ、偏心回転により前記基板の外周面に各々当接して前記基板を把持する少なくとも三つのクランプピンと、
    前記三つの基板支持部材を同期させて昇降させる昇降機構と、
    前記三つのクランプピンを同期させて偏心回転させる回転機構と、
    を備え、
    前記昇降機構は、前記基板支持部材を前記クランプピンによる前記基板のクランプ高さよりも下方の退避位置まで下降させることを可能とし、
    前記回転機構は、
    前記回転体の回転軸に直交する方向に移動可能に設けられ、前記三つのクランプピンを偏心回転させるための複数のスライドアームと、
    前記回転体の回転軸を中心として回転可能に設けられ、前記複数のスライドアームを同期させて前記回転体の回転軸に直交する方向に移動させる同期移動リングと、
    を具備していることを特徴とするスピン処理装置。
  2. 前記昇降機構は、
    前記三つの基板支持部材を支持する支持リングと、
    前記支持リングを昇降させる昇降部と、
    を具備していることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
  3. 前記複数のスライドアームは各々同期移動ピンを有しており、
    前記同期移動リングは、前記回転体の回転軸を中心とした回転により前記同期移動ピンに接触する複数のピン接触部を有していることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
  4. 前記同期移動リングは、前記回転体の回転軸の軸方向に延びるスパイラル状の溝が形成された円筒部を有しており、
    前記回転機構は、
    前記溝に挿入されてその溝に沿って移動可能な昇降ピンと、
    前記回転体の回転軸を中心としてその回転軸の軸方向に移動可能に設けられ、前記昇降ピンに連結された昇降リングと、
    前記昇降リングを昇降させる昇降部と、
    を具備していることを特徴とする請求項１記載のスピン処理装置。
  5. 前記昇降リングの高さを検出するセンサと、
    前記センサにより検出された前記昇降リングの高さに応じて前記複数のクランプピンによる前記基板の把持が正常であるか否かを判断する判断部と、
    を備えることを特徴とする請求項４記載のスピン処理装置。
  6. 偏心回転可能に設けられ、前記クランプピンを保持する偏心回転部材を備え、
    前記クランプピンは前記偏心回転部材に二本設けられており、それら二本のクランプピンは前記基板を把持するときに前記二本のクランプピンの間隔が前記基板の外周面の切り欠き部の幅以上で前記基板の外周面に接触するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスピン処理装置。
  7. 前記基板支持部材は六つ設けられており、
    前記クランプピンは三つを一組として六つ設けられており、
    前記回転機構は前記六つのクランプピンを組ごとに同期させて回転させ、
    前記昇降機構は前記六つの基板支持部材を同期させて昇降させることを特徴とする請求項１に記載のスピン処理装置。
  8. 前記六つのクランプピンは、前記基板を処理する処理中に組ごとに交互に前記基板を把持することを特徴とする請求項７記載のスピン処理装置。
  9. 前記基板は矩形板状の基板であることを特徴とする請求項１に記載のスピン処理装置。
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