JP6205159B2 - 基板把持装置および基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板等を回転させながら洗浄またはエッチング等の処理を行うために
用いて好適な基板把持装置および基板処理装置に関する。

例えば、半導体装置の製造過程において、円板状の基板に回路パターンを形成するための成膜プロセスやフォトプロセスが知られている。これらのプロセスでは、この基板に対して成膜処理と洗浄処理とが繰り返して行われる。

これらの洗浄や乾燥の処理には、基板把持装置が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。この基板把持装置には、回転駆動する回転テーブルが設けられている。この回転テーブルの周辺部には、複数のピンベースが、回転テーブルの回転軸に平行な軸周りに回動可能に設けられている。

ピンベースの上面には、チャックピンが偏心して突設され、このチャックピンには上記回転テーブルの中心に向かって低く傾斜した受け面が設けられている。

複数のピンベースは駆動手段によって同一方向に回転駆動されるようになっている。したがって、ピンベースを所定方向に回転させてチャックピンを偏心回転させれば、このチャックピンの受け面が基板の外縁部下面に当接し、基板を回転テーブルに一体的に把持することができる。

基板の処理の際には、基板を把持した状態で回転テーブルを回転させ、処理液を基板の被処理面に吹き付ける。処理液は回転テーブルの回転により、基板の径方向に流れるため、基板の被処理面は処理されるが、チャックピンが当接している位置には処理液が流れず、基板上に未処理部分が発生する。この対策として、チャックピンを回転させて把持位置を変える方法や、ピンベースに２本のチャックピンを設け、基板を把持するチャックピンを切り換える方法が知られている（例えば、特許文献２及び３参照。）。２本のチャックピンを用いて持ち替える方法では、基板を下面から支える基板支持ピンにより、基板を支えつつ、切換が行われる。これらの方法以外に、回転テーブルの加減速により、チャックピンの受け面上で基板を滑らせる方法も知られている。

基板に所定の処理を行った後は、ピンベースを先程の所定方向と逆方向に回転させることで、基板の把持状態を解除し、回転体から取り出すことができる。

特許第４６８１１４８号公報 特許第３９５５１７６号公報 特許第３７６２２７５号公報

上述した基板把持装置では、次のような問題があった。すなわち、チャックピンを回転させて把持位置を変える方法では、基板把持力を一定以上にしないと基板が滑る可能性があり、確実な位置変化が行えているかの判断が困難である。更に、基板回転中にチャックピンを回転させうる機構を組み込む必要があるため、装置全体の構造が複雑化する。

２本のチャックピンを用いて持ち替える方法では、基板支持ピンが基板下面に当接する。しかしながら、基板裏面を処理する場合、この基板裏面にはピンが接触しないことが求められることから、裏面処理には用いることができない。また、チャックピン切換のために回転テーブルの回転を一度止める必要があり、処理時間が長くなる。更に、回転テーブルの回転駆動機構とは別に、２本のチャックピンの切換機構が必要であるため、構造が複雑化する。

チャックピンの受け面上で基板を滑らせる方法では、基板とチャックピンの受け面との摩擦力以上の慣性力が必要である。しかしながら、基板端部形状や表面状態、処理工程により、この摩擦力は変化するため、安定した動作を実施することができない問題がある。

そこで本発明は、基板回転中に、基板を把持するチャックピンの切換を安定して行うこ
とが可能である基板把持装置および基板処理装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の基板把持装置は次のように構成されている。

基板の外縁部を把持し、回転させる基板把持装置において、
回転自在に設けられた回転テーブルと、
前記回転テーブルを回転させる駆動部と、
この回転テーブルに設けられ前記基板の外縁に当接可能な第１、第２のチャックピンと、
前記回転テーブルと同軸的に、かつ、前記回転テーブルに対して相対回転自在に設けられた慣性部材と、
前記回転テーブルの回転速度が変化したときの前記回転テーブルと前記慣性部材との相対移動を利用して、前記基板に対する前記第１、第２のチャックピンのチャック開閉状態を変えるチャックピン切換機構と、
を有し、
前記回転テーブルは、前記慣性部材を支持するベアリングを有し、
前記慣性部材は、前記ベアリングに係合するためのラッチ溝が形成された内周部を有することを特徴とする。

本発明によれば、基板回転中に、基板を把持するチャックピンの切換を安定して行うことが可能である。

本発明の一実施の形態に係る基板把持装置を示す縦断面図。 同基板把持装置の要部を示す斜視図。 同基板把持装置の回転テーブル及び把持力発生機構を一部破断して示す平面図。 同基板把持装置のチャックピン切換機構を示す斜視図。 同チャックピン切換機構の要部の、第１状態における基板把持状態を示す平面図。 同チャックピン切換機構の要部の、同基板把持状態を示す斜視図。 同チャックピン切換機構の要部の、第２状態における基板把持状態を示す平面図。 同チャックピン切換機構の要部の、同基板把持状態を示す斜視図。 同チャックピン切換機構の要部の、第３状態における基板把持状態を示す平面図。 同チャックピン切換機構の要部の、同基板把持状態を示す斜視図。 同チャックピン切換機構の第１状態における、同チャックピン切換機構の要部に発生する力とモーメントを示す説明図。 同チャックピン切換機構の第２状態における、同チャックピン切換機構の要部に発生する把持力を示す説明図。 同チャックピン切換機構の第３状態における、同チャックピン切換機構の要部に発生する力とモーメントを示す説明図。 同回転テーブルの回転速度と、同チャックピン切換機構の第１状態、第２状態、第３状態との関係を示す説明図。

図１は本発明の一実施の形態に係る基板把持装置１を示す縦断面図、図２は基板把持装置１の要部を示す斜視図、図３は基板把持装置１の回転テーブル２０及び把持力発生機構５０を一部破断して示す平面図、図４は基板把持装置１のチャックピン切換機構６０を示す斜視図である。

なお、第１状態は後述する慣性部材６４の慣性力により、第１のチャックピン４１のみで基板Ｗを把持している状態、第２状態は第１のチャックピン４１及び第２のチャックピン４２の両方で基板Ｗを把持している状態、第３状態は慣性部材６４の慣性力により、第２のチャックピン４２のみで基板Ｗを把持している状態を示している。

基板把持装置１は、円板状の基板Ｗを回転させつつ、後述する上部ノズルヘッド７２、下部ノズルヘッド７１から処理液を吹付けて処理を行う際に、基板Ｗの外縁部を把持し、回転させる機能を有している。

図１に示すように、基板把持装置１は、後述する動力伝達体７に固定された回転テーブル２０と、回転テーブル２０の外周部に支持されたピンベース３０と、ピンベース３０に支持されたピン固定部材４０と、ピンベース３０を回動させる把持力発生機構５０と、後述する第１状態、第２状態、第３状態の切換を行うチャックピン切換機構６０と、基板Ｗに処理液を噴射する保持筒７０とを有している。

床面Ｈに固定された円板状のベース部３の上面の径方向中心部には、通孔４が穿設され、径方向外周側には、液受５Ａ、可動液受（カップ体）５Ｂが周方向に沿って設けられている。液受５Ａの底部には、排出管６が設けられている。液受５Ａの上方には、可動液受５Ｂが設けられている。可動液受５Ｂの上端部は、基板把持装置１の径方向内側に傾斜している。また、ベース部３の上面側には、後述する解除機構９が設けられている。

通孔４には、円筒状の動力伝達体７が、ベース部３の上面側に突出して設けられている。この動力伝達体７は回転軸Ｃ１を有し、駆動源としての制御モータ（駆動部）Ｍによって回転駆動される。また、動力伝達体７の先端部の外周には、円盤状のカバー８が取り付けられている。

動力伝達体７の、通孔４からベース部３の上面側に突出した先端部の外周の、カバー８よりベース部３側には、円盤状の回転テーブル２０が動力伝達体７と同軸的に固定されている。すなわち、回転テーブル２０は、動力伝達体７により、回転軸Ｃ１周りに回転自在に形成されている。

回転テーブル２０の上面には複数の支持ベアリング２１が、回転テーブル２０の径方向を回転軸として配置されている。支持ベアリング２１は、回転テーブル２０の周方向に所定間隔ずつ離間した位置に配置され、後述する慣性部材６４を下方から支持している。回転テーブル２０の上面には、更に、図４に示すように、固定支持台２２が設けられている。固定支持台２２は、後述するラッチバネ６８の一方の端部を支持している。

ピンベース３０は、図３に示すように、回転テーブル２０の周辺部に、周方向に所定間隔、例えば６０度間隔ずつ離間した位置に回動可能に支持されている。なお、ピンベース３０の数とその配置位置は、把持する基板の大きさや回転テーブル２０の回転速度、あるいはその速度変化などを考慮して決定されるが、少なくとも３つのピンベース３０を回転テーブル２０の周辺部の周方向に等配することが好ましい。

ピンベース３０は、回転テーブル２０に、回転軸Ｃ１から離間すると共に、回転軸Ｃ１に平行な回転軸Ｃ２周りに回動可能に支持されている。ピンベース３０は、図２に示すように、後述するピン固定部材４０の下端部を内包する円筒形状を有している。ピンベース３０の上部には、ピン固定部材４０を支持する頭部３１が設けられている。ピンベース３０の側面には、内部から後述するピンレバー（アーム部）６２が突出する貫通孔３２が形成されている。また、ピンベース３０の下端部は、回転テーブル２０の下面側に突出している。

ピン固定部材４０は、頭部３１に回動可能に支持されている。ピン固定部材４０は、回転軸Ｃ２に対する偏心位置に、回転軸Ｃ２に平行な回転軸Ｃ３を有し、この回転軸Ｃ３周りに回動可能である。

ピン固定部材４０の下端部からは、後述するピンレバー６２が回転テーブル２０の径方向内側に、貫通孔３２を貫通している。

ピン固定部材４０の上面には、第１のチャックピン４１及び第２のチャックピン４２が設けられている。第１のチャックピン４１と第２のチャックピン４２は、回転軸Ｃ３と、ピンレバー６２の突出方向に延びる軸とを含む面に対し相互に対象（回転軸Ｃ３を通り、ピンレバー６２先端の凹部６３の対称軸に対して対象）の位置に、回転軸Ｃ３と平行に設けられている。なお、図３に示すように、第１のチャックピン４１は、基板把持装置１の上面視における時計回り方向側のチャックピンである。第２のチャックピン４２は、基板把持装置１の上面視における反時計回り方向側のチャックピンである。

把持力発生機構５０は、図３、図４に示すように、動力伝達体７に保持された略円板状の親歯車５２と、ピンベース３０の下端に嵌着された扇状の子歯車５１とを有している。

親歯車５２は、動力伝達体７に軸受５３を介して回転可能に保持されている。親歯車５２の外周部には、周方向に６０度間隔で、子歯車５１と噛合する歯部５２ａが形成されている。親歯車５２は、図３に示すように、回転テーブル２０の下面に設けられたバネ部材５４によって所定の回転方向、例えば反時計回り方向に付勢されている。

子歯車５１は、その外周部に、親歯車５２と噛合する歯部５１ａが形成されている。

把持力発生機構５０は、親歯車５２がバネ部材５４によって反時計周りに付勢されているため、子歯車５１が時計方向に回動する。この回動にピンベース３０が連動してピン固定部材４０、第１のチャックピン４１、第２のチャックピン４２が回転軸Ｃ２周りに回転することで、基板Ｗを把持する把持状態となる。なお、この把持状態は、後述する第１状態、第２状態、第３状態のいずれかである。

基板Ｗの把持状態を解除するには、解除機構９によって親歯車５２が回転するのを阻止し、その状態で回転テーブル２０のみを５°〜１５°回動させる。これによって、ピンベース３０は反時計方向に回転するから、第１のチャックピン４１及び第２のチャックピン４２による基板Ｗの保持状態が解除される。

チャックピン切換機構６０は、ピン固定部材４０の下端部に嵌着されたカム部材６１と、回転テーブル２０の上面側に、回転軸Ｃ１周りに回転自在に設けられた環状の慣性部材６４とを有している。

カム部材６１は、図２、図４に示すように、ピン固定部材４０の下端から回転テーブル２０の径方向内側に突出するピンレバー６２と、ピンレバー６２の先端に形成された凹部６３とを有している。この凹部６３の内壁は、図１１〜図１３に明示されるように、ピンレバー６２の延びる方向を対称軸とした対象形状を有していて、図示例では、対称軸位置（中央部）に半円部６３ｂを、そしてこの半円部６３ｂを挟んで両側に円弧部６３ａをそれぞれ有する。凹部６３の内側には、後述する凸部材６５が位置している。

慣性部材６４は、図１に示すように、その下面側で、回転テーブル２０に設けられた支持ベアリング２１に支持されている。また、図４に示すように、慣性部材６４は、その内周部が回転テーブル２０にベアリング６６（６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ，６６Ｄ，６６Ｅ，６６Ｆ）を介して、回転軸Ｃ１周りに回転可能に支持されている。

慣性部材６４は、その内周面に、ベアリング６６Ａが係合可能であるラッチ溝６４ａ，６４ｂを有している。

また、慣性部材６０の上面には、回転テーブル２０の周辺部に設けた各ピンベース３０に対応して、凸部材６５が例えば６０度間隔ずつ離間した位置に立設されている。具体的には、ピンベース３０毎に設けられるピンレバー６２の凹部６３に対応して凸部材６５は配置される。

図４に示すように、回動支持アーム６７は、その一方の端部が回転テーブル２０に回動可能に支持されている。回転支持アーム６７の他方の端部には、ベアリング６６Ａが支持されている。回動支持アーム６７は、固定支持台２２に設けられたラッチバネ６８により、回転テーブル２０の径方向外側に付勢されている。この付勢により、ベアリング６６Ａは慣性部材６４の内周面に押し付けられている。ベアリング６６Ａは、後述する第１状態、第３状態において、ラッチ溝６４ａ，６４ｂにそれぞれ係合する。

慣性部材６４の内周面のベアリング６６Ｂ近傍には、ベアリング６６Ｂと係合する一対のストッパ（規制部材）６９Ａ，６９Ｂが突出して設けられている。ベアリング６６Ｂはストッパ６９Ａとストッパ６９Ｂの間に位置している。ストッパ６９Ａ，６９Ｂは、慣性部材６４の回転テーブル２０に対する回動角度範囲を、例えば２０°に規定している。

動力伝達体７の内部には保持筒７０が挿通されている。この保持筒７０の上端には、下部ノズルヘッド７１が取着されている。この下部ノズルヘッド７１からは、基板Ｗに処理液が噴射される。なお、回転テーブル２０の上方には上部ノズルヘッド７２が設けられ、基板Ｗの上面に処理液が噴射されるようになっている。

このように構成された基板把持装置１は、基板Ｗを把持した状態を保ちつつ、制御モータＭにより生じる回転テーブル２０の角加速度、及び、慣性部材６４の回転軸Ｃ１周りの慣性モーメントにより、後述する第１状態、第２状態、第３状態の切換が行われる。

図５はチャックピン切換機構６０の要部の、第１状態を示す平面図、図６はチャックピン切換機構６０の要部の第１状態を示す斜視図、図７はチャックピン切換機構６０の要部の、第２状態を示す平面図、図８はチャックピン切換機構６０の要部の第２状態を示す斜視図、図９はチャックピン切換機構６０の要部の、第３状態を示す平面図、図１０はチャックピン切換機構６０の要部の第３状態を示す斜視図、図１１は第１状態において、チャックピン切換機構６０の要部に発生する力とモーメントを示す説明図、図１２は第２状態においてチャックピン切換機構６０の要部に発生する把持力を示す説明図、図１３は第３状態において、チャックピン切換機構６０の要部に発生する力とモーメントを示す説明図である。

詳細は後述するが、第１状態は、慣性部材６４のラッチ溝６４ａにベアリング６６Ａが係合した場合の状態であり、第３状態は、慣性部材６４のラッチ溝６４ｂにベアリング６６Ａが係合した場合の状態である。第２状態は、第１状態から第３状態に切り換わる途中の状態、または第３状態から第１状態に切り換わる途中の状態、または回転テーブル２０の回転が停止している状態である。

なお、第１状態、第２状態、第３状態の切換は、回転テーブル２０の角加速度により慣性部材６４に生じる慣性力を利用して行われる。この慣性力は、慣性部材６４の慣性モーメントと回転テーブル２０の角加速度とを乗ずることで求められる。

したがって、第１状態、第２状態、第３状態の切換に必要な角加速度（切換角加速度）は、慣性部材６４の慣性モーメントに依存する。なお、慣性部材６４に切換角加速度を作用させている時間を制御することにより、第１状態から第３状態、あるいは第３状態から第１状態には完全に切り換わらず、回転テーブル２０が回転中であっても第２状態を維持することもできる。

以下に、回転テーブル２０が停止している停止状態、及び、第１状態、第２状態、第３状態への切り換わり態様について説明する。なお、以下の説明では、第１状態、第２状態、第３状態において、回転テーブル２０は、その上面視における反時計回りに回転している。

回転テーブル２０が回転していない停止状態では、第１のチャックピン４１と第２のチャックピン４２の両方で基板Ｗを把持している。このとき、凸部材６５は、凹部６３を構成する半円部６３ｂ内に位置し、凹部６３とは接触していない。すなわち、図７及び図８に示す第２状態と同様の状態である。この際に、第１のチャックピン４１と第２のチャックピン４２が基板Ｗを把持する把持力は、バネ部材５４により生じている。すなわち、バネ部材５４が親歯車５２を付勢することで、子歯車５１を介してピンベース３０に、回転軸Ｃ２周りのモーメントを生じさせている。このモーメントにより、ピン固定部材４０には、回転テーブル２０の径方向内側に向かって力Ｆが生じている。すなわち、第１のチャックピン４１及び第２のチャックピン４２には、それぞれ把持力Ｆ／２が生じている（図１２参照）。

なお、回転テーブル２０の停止状態において、ベアリング６６Ａをノッチ溝６４ａに、係合させることで第１状態、ベアリング６６Ａをノッチ溝６４ｂに係合させることで第３状態に設定することも可能である。

第１状態は図５、図６、図１１に示すように、第１のチャックピン４１のみで基板Ｗを把持している状態である。回転テーブル２０が減速回転している状態である。すなわち、第１状態では、回転テーブル２０が第１の角加速度（第１角加速度）α１より小の角加速度で回転している際に、第１のチャックピン４１が基板Ｗを把持しつつ、第２のチャックピン４２が基板Ｗから離間する。なお、第１状態では、回転テーブル２０が減速回転しているため、第１の角加速度α１は負の値である。従って、α１より小の角加速度とは、負の値であって、その絶対値がα１の絶対値より大きいことを意味する。

第１状態では、回転する回転テーブル２０の角加速度が減速方向に発生している。このため、慣性部材６４には、回転テーブル２０の角加速度及び慣性部材６４の慣性モーメントにより、回転テーブル２０の回転方向、すなわち、図１１中矢印Ｙ１で示す方向に慣性力が生じる。慣性部材６４に働くこの慣性力により、慣性部材６４は、回転テーブル２０に対し矢印Ｙ１方向に相対回転し、ラッチ溝６４ａがベアリング６６Ａに係合する。換言すると、第１角加速度より小の角加速度とは、慣性部材６４と回転テーブル２０とが相対回転を生じる以上の負の角加速度であり、その角加速度を作用させている時間は、上述の第２の状態から、ラッチ溝６４ａがベアリング６６Ａに係合して第１状態となるまでの時間は必要となる。ラッチ溝６４ａがベアリング６６Ａに係合すると、この状態から加速度が低下しても第１状態は維持されることとなる。

慣性部材６４が回転テーブル２０に対し矢印Ｙ１方向に相対回転することで、凸部材６５が、凹部６３の内壁の、回転テーブル２０の回転方向側を押す。これにより、ピン固定部材４０には、軸Ｃ３周りのモーメントが生じる。このモーメントにより、第２のチャックピン４２は基板Ｗから離間する方向に移動し、第１のチャックピン４１のみにより基板Ｗを押圧する。図１１で、Ｒ１１はその反力である。

第１状態では、図１１に示すように、凸部材６５と凹部６３との接点を支点とするモーメントが釣合っている状態となる。すなわち、第１のチャックピン４１の押圧による反力Ｒ１１と、力Ｆとの間には、Ｆ・Ｌ２＝Ｒ１１・（Ｌ１＋Ｌ２）の関係が成り立っている。なお、Ｌ１は、第１状態における、第１のチャックピン４１とピン固定部材４０の中心の、回転テーブル２０の径方向に垂直な方向の距離である。Ｌ２は、第１状態における、ピン固定部材４０の中心と、凸部材６５と凹部６３との接点の、回転テーブル２０の径方向に垂直な方向の距離である。

第２状態は、上述の第１の状態から、回転テーブル２０を、第２の角加速度（第２角加速度）α２より大の角加速度で加速回転させ、かつ短時間のうちに、角加速度をα２以下とした（定速回転含む）状態である。ここでは、α２は正の値である。α２より大の角加速度で加速回転することで、慣性部材６４に慣性力が働き、この慣性力により慣性部材６４は回転テーブル２０に対して時計方向に相対回転して、ラッチ溝６４ａとベアリング６６Ａとの係合が外れる。換言すると、α２より大の角加速度とは、ラッチ溝６４ａとベアリング６６Ａとの係合が外れて、慣性部材６４が回転テーブル２０に対して時計方向に相対回転を生じる以上の正の角加速度である。そして、ここでいう短時間とは、ラッチ溝６４ａとの係合が外れたベアリング６６Ａが、慣性部材６４と回転テーブル２０とのさらなる相対回転によってラッチ溝６４ｂと係合してしまわないまでの範囲の時間とされる。この結果、第２状態では、図７及び図８に示すように、第１のチャックピン４１と第２のチャックピン４２との両方で、基板Ｗを把持する。

この第２状態は、例えば、回転テーブル２０が一定の角速度で回転している状態のときに維持される。この状態では、図１２に示すように、ピン固定部材４０に把持力Ｆが生じている。すなわち、図１２に示すように、第１のチャックピン４１と第２のチャックピン４２のそれぞれには、基板Ｗが押し返す力Ｒ１，Ｒ２が生じている。このＲ１，Ｒ２は、それぞれＦ／２であり、基板Ｗは、この力Ｒ１，Ｒ２でクランプされていることになる。また、一定の角速度で回転している状態では角加速度が生じていないため、慣性部材６４には慣性力が発生していない。すなわち、第１のチャックピン４１及び第２のチャックピン４２には、基板Ｗから離間させる方向の力は生じていない状態である。

なお、第２状態は、回転テーブル２０が一定の角速度で回転している例を示したが、たとえ角加速度を生じていたとしても、その値がα１を超えα２未満であれば同様の状態を維持することはできる。

第３状態は、図９、図１０、図１３に示すように、第２のチャックピン４２のみで基板Ｗを把持している状態である。回転テーブル２０が加速回転している状態である。すなわち、第３状態では、回転テーブル２０が第２の角加速度（第２角加速度）α２より大の角加速度で加速回転している際に、第２のチャックピン４２が基板Ｗを把持しつつ、第１のチャックピン４１が基板Ｗから離間する。

第３状態では、回転テーブル２０の角加速度が加速方向に発生している。このため、慣性部材６４には、回転テーブル２０の角加速度及び慣性部材６４の慣性モーメントにより、回転テーブル２０の回転方向とは逆向き、すなわち、図１３中矢印Ｙ２で示す方向に慣性力が生じる。慣性部材６４に働くＹ２方向の慣性力により、慣性部材６４は、回転テーブル２０に対し相対回転し、ラッチ溝６４ｂがベアリング６６Ａに係合する。ここで第２角加速度を作用させている時間は、上述の第２の状態から、ラッチ溝６４ｂがベアリング６６Ａに係合して第３状態となるまでの時間は必要となる。ラッチ溝６４ｂがベアリング６６Ａに係合すると、この状態が加速度が低下しても維持されることとなる。

慣性部材６４が回転テーブル２０に対し矢印Ｙ２方向に相対回転することで、凸部材６５が、凹部６３の内壁の、回転テーブル２０の回転方向とは反対側を押すことで、ピン固定部材４０に、軸Ｃ３周りのモーメントが生じる。このモーメントにより、第１のチャックピン４１は基板Ｗから離間する方向に移動し、第２のチャックピン４２のみにより基板Ｗを押圧する。図１３で、Ｒ２２はその反力である。

第３状態では、図１３に示すように、凸部材６５と凹部６３との接点を支点とする回転モーメントが釣合っている状態である。すなわち、第２のチャックピン４２の押圧による反力Ｒ２２と、力Ｆとの間には、Ｆ×Ｌ４＝Ｒ２２×（Ｌ３＋Ｌ４）の関係が成り立っている。なお、Ｌ３は、第３状態における、第２のチャックピン４２とピン固定部材４０の中心の、回転テーブル２０の径方向に垂直な方向の距離である。Ｌ４は、第３状態における、ピン固定部材４０の中心と、凸部材６５と凹部６３との接点の、回転テーブル２０の径方向に垂直な方向の距離である。

上述した回転テーブル２０の角加速度は、制御モータＭにより制御される。すなわち、制御モータＭを制御することで、第１状態と第２状態との切換、及び、第２状態と第３状態との切換を自在に行うことが可能である。

上述したように形成された基板把持装置１による基板Ｗの処理は、例えば図１４に示す手順で行われる。図１４は回転テーブル２０の角速度とチャックピン切換機構６０の第１状態、第２状態、第３状態の関係を示す説明図である。

図１４に示す手順では、初期状態として基板Ｗを第１のチャックピン４１と第２のチャックピン４２にて保持した状態（第２状態）としている。

回転テーブル２０の回転が開始されると、基板把持装置１は、第２状態から、第１状態、第３状態の順番で、基板把持状態の切換が行われる。

すなわち、図１４中Ｓ１に示すように、基板Ｗを把持した状態で回転テーブル２０が、角加速度α２以下の角加速度で加速回転がされる。回転テーブル２０の角速度が所定の角速度に達した時点で、図１４中Ｓ２に示す角速度一定の回転に移行する。その後、上部ノズルヘッド７２と下部ノズルヘッド７１から処理液が噴射され、基板Ｗの処理が開始される。

処理液は、回転テーブル２０により基板Ｗが回転しているため、基板Ｗの表面上を、基板Ｗの径方向外側に向かって流れる。基板Ｗの外縁まで流れた処理液は、可動液受５Ｂの内周面に向かって飛散する。可動液受５Ｂに受け止められた処理液は、液受５Ａを通って排出管６に案内され、回収される。

回転テーブル２０がα２以下の角加速度での加速状態、あるいは角速度一定の状態では、チャックピン切換機構６０は、図１４中Ｔ１に示すように、第２状態が維持される。この状態では、第１のチャックピン４１と第２のチャックピン４２の両方で基板Ｗを把持している状態であるため、基板Ｗの、第１のチャックピン４１及び第２のチャックピン４２に把持されている部分には、処理液が流れず、処理がされない。

この状態から、制御モータＭを制御することで、上述した第１状態に移行する。図１４中Ｓ３に示すように、回転テーブル２０を再び第２の角加速度α２以下の角加速度で加速回転した後、図１４中Ｓ４に示すように、第１の角加速度α１より小の角加速度で減速回転される。すなわち、図１４中Ｓ４では、図１４中Ｔ２に示すように、基板把持装置１は第１状態となる。

基板把持装置１が第１状態であるため、第２のチャックピン４２は基板Ｗから離間する。これにより、基板Ｗの、第２のチャックピン４２に把持されていた部分に処理液が流れ、処理が行われる。なお、この減速回転を、ベアリング６６Ａがラッチ溝６４ａに係合することとなるまで継続させることで、第１状態を維持することができる。また、以後、α1以上α２以下の角加速度が付与される範囲では、ベアリング６６Ａはラッチ溝６４ａとの係合状態が維持されるため、図１４において、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７では、第１状態が維持される。

次に、制御モータＭを制御することで、上述した第３状態に移行する。図１４中Ｓ７に示すように、回転テーブル２０を第１の角加速度α１以上の角加速度で減速回転した後、図１４中Ｓ８に示すように、第２の角加速度α２より大の角加速度で加速回転される。すなわち、図１４中Ｓ８では、図１４中Ｔ３に示すように、基板把持装置１は第３状態となる。

基板把持装置１が第３状態であるため、第１のチャックピン４１は基板Ｗから離間する。これにより、基板Ｗの、第１のチャックピン４１に把持されていた部分にも処理液が流れ、処理が行われる。なお、この加速回転を、ベアリング６６Ａがラッチ溝６４ｂに係合することとなるまで継続させることで、第３状態を維持することができる。また、以後、α1以上α２以下の角加速度が付与される範囲では、ベアリング６６Ａはラッチ溝６４ｂとの係合状態が維持されるため、図１４において、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１では、第３状態が維持される。

図１４中Ｓ１０の時点までには、基板Ｗの全面に処理液が流れたため、基板Ｗの全面の処理が行われたことになる。この後、図１４中Ｓ１１に示すように、第１の角加速度α１以上の角加速度で、回転テーブル２０が停止するまで減速回転し、処理が終了する。

なお、図１４に示した例では、第２状態、第１状態、第３状態と切り換えて処理を実行したが、例えば第３状態であるＳ１１の途中で、角加速度α１より小の角加速度で減速回転を行なうことで、ベアリング６６Ａがラッチ溝６４ｂから外れるようにし、かつこの減速時間を、ベアリング６６Ａが、ラッチ溝６４ｂからは外れたがラッチ溝６４ａには到達しない短い時間に設定しておくと、第２状態として作業を終了させることも可能である。

上述したように、本実施の形態に係る基板把持装置１は、第１のチャックピン４１のみで基板Ｗを把持している第１状態と、第２のチャックピン４２のみで基板を把持している第３状態を切換可能である。このため、基板Ｗの、第１のチャックピン４１で把持される部分と第２のチャックピン４２で把持される部分にも処理液が流れる。したがって、基板Ｗの全面の処理を行うことが可能である。

また、第１状態と第３状態との切換は、回転テーブル２０の回転中に、第１のチャックピン４１と第２のチャックピン４２の両方で基板Ｗを把持する第２状態を必ず経て行われる。このため、回転テーブル２０の回転中であっても、常に基板Ｗが把持されている状態が保たれる。したがって、回転テーブル２０の回転を止めることなく、第１状態と第３状態の安定した切換が可能である。

更に、第１状態、第２状態、第３状態の切換は、慣性部材６４を用い、回転テーブル２０の角加速度を変化させることで行っている。すなわち、制御モータＭの制御のみで、第１状態、第２状態、第３状態の切換が可能である。このため、第１状態、第２状態、第３状態の切換を行うための複雑な装置を必要とせず、容易に切換を行うことが可能である。

上述したように、本発明によれば、基板回転中に、安定して基板を把持するチャックピンの切換を行うことが可能である。

また、基板Ｗをピンの受け面などで滑らせるものではないため、滑りによるパーティクル発生を防止できる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、基板把持装置の第２状態から第１状態、第３状態と切換が行われる処理方法について説明したが、例えば、第２状態から第３状態、第１状態と切換が行われる場合であっても、同様に適用できるのは勿論である。

また、基板上に処理液を噴射させた後に、基板を高速回転させて基板を乾燥させる工程においても本発明は適用できる。この場合においても、第１状態〜第３状態間で状態を適宜変化させれば、基板における、チャックピンが当接する部分の乾燥を効率的に行なえる。

この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

１…基板把持装置、２…カップ体、２０…回転テーブル、３０…ピンベース、４０…ピン固定部材、４１…第１のチャックピン、４２…第２のチャックピン、５０…把持力発生機構、５１…子歯車、５２…親歯車、５４…バネ部材、６０…チャックピン切換機構、６１…カム部材、６４…慣性部材、７０…保持筒、Ｍ…制御モータ、Ｗ…基板。

Claims (7)

1. 基板の外縁部を把持し、回転させる基板把持装置において、
   回転自在に設けられた回転テーブルと、
   前記回転テーブルを回転させる駆動部と、
   この回転テーブルに設けられ前記基板の外縁に当接可能な第１、第２のチャックピンと、
   前記回転テーブルと同軸的に、かつ、前記回転テーブルに対して相対回転自在に設けられた慣性部材と、
   前記回転テーブルの回転速度が変化したときの前記回転テーブルと前記慣性部材との相対移動を利用して、前記基板に対する前記第１、第２のチャックピンのチャック開閉状態を変えるチャックピン切換機構と、
   を有し、
   前記回転テーブルは、前記慣性部材を支持するベアリングを有し、
   前記慣性部材は、前記ベアリングに係合するためのラッチ溝が形成された内周部を有することを特徴とする基板把持装置。
2. 基板の外縁部を把持し、回転させる基板把持装置において、
   回転自在に設けられた回転テーブルと、
   前記回転テーブルを回転させる駆動部と、
   前記回転テーブルの回転軸から離間した位置に、前記回転テーブルの回転軸と平行な軸周りに回動可能に、前記回転テーブルに支持されるピンベースと、
   前記ピンベースにおける、前記ピンベースの回転軸に対する偏心位置に、前記ピンベースの回転軸と平行な軸周りに回動可能に支持され、前記ピンベースの回動により、前記回転テーブルの回転軸に近接又は離間するピン固定部材と、
   前記ピン固定部材に、前記ピン固定部材の回転軸方向と平行に設けられ、前記基板の外縁に当接可能な第１、第２のチャックピンと、
   前記基板を把持する方向に前記第１、第２チャックピンを移動させるバネ部材を有する把持力発生機構と、
   前記ピン固定部材より前記回転テーブルの回転軸側に、前記回転テーブルと同軸的に回転自在に設けられた慣性部材、前記慣性部材の外周部に設けられた凸部材、を有するチャックピン切換機構であって、前記回転テーブルの回転速度が変化したときの前記回転テーブルと前記慣性部材との相対移動を利用して、前記基板に対する第１、第２のチャックピンのチャック開閉状態を変えるチャックピン切換機構と、
   前記ピン固定部材から前記回転テーブルの径方向内側に設けられたアーム部、前記アーム部の先端に設けられ、前記凸部材と係合する凹部、を有するカム部材と、
   を有することを特徴とする基板把持装置。
3. 前記第１、第２のチャックピンを前記基板の把持方向に付勢する把持力発生機構を更に備え、
   前記第１、第２のチャックピンの前記基板に対するチャック開閉状態を変えるとき、前記第１、第２のチャックピンのうち少なくとも一方が前記基板の外縁に当接していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板把持装置。
4. 前記チャックピン切換機構は、前記第１のチャックピンが基板の外縁に当接し前記第２のチャックピンが前記基板の外縁から離間する第１状態と、前記第１、第２のチャックピンが前記基板の外縁に当接する第２状態と、前記第１のチャックピンが前記基板の外縁から離間し前記第２のチャックピンが前記基板の外縁に当接する第３状態と、に切り換え可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板把持装置。
5. 前記第１、第２のチャックピンを、前記回転テーブルの回転開始時に前記第２状態とし、その後、前記第１状態、前記第３状態の順に切り換え、前記回転テーブルの回転停止時に前記第２状態とするように、前記駆動部を制御する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項４記載の基板把持装置。
6. 前記制御装置は、前記第２状態から前記第１状態への切り換えの際に、前記回転テーブルを減速回転させ、前記第１状態から前記第３状態への切り換えの際に、前記回転テーブルを加速回転させるように、前記駆動部を制御することを特徴とする請求項５記載の基板把持装置。
7. 基板把持装置によって把持された状態で基板を回転させ、ノズルから前記基板に処理液を供給して、前記基板を前記処理液によって処理する基板処理装置において、
   前記基板把持装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の基板把持装置であることを特徴とする基板処理装置。

Images