JPH0774232A

JPH0774232A - 基板保持装置

Info

Publication number: JPH0774232A
Application number: JP24044993A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Itabane; 昌行板羽; Koji Nakagawa; 幸治中川; Katsuji Yoshioka; 勝司吉岡; Nobuyasu Hiraoka; 伸康平岡; Masashi Takeoka; 正史武岡
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-17
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: JP2909362B2

Abstract

(57)【要約】【目的】回転加速の初期、減速の最終期においても基
板のすべりを防止する。【構成】水平回転台上に基板Ｗが保持されている。回
転台の外縁側には非鉛直面内で回動自在な振り子状の押
さえ部材１１が設けられている。回転台が回転加速およ
び減速を行う際には、慣性力の作用により押さえ部材１
１の重心が回転方向後方Ｂｄおよび前方Ｆｄにそれぞれ
接近するように押さえ部材１１が回動する。その結果、
基板外縁Ｗａに押さえ部材１１が当接し押圧付勢するの
で、基板Ｗのすべりが防止される。一方、高速で定速回
転を行う期間では、慣性力が作用しないので、遠心力の
作用によって押さえ部材１１の重心は、回転の径方向外
方Ｒｄに位置する。このため、押さえ部材１１は基板外
縁Ｗａとの当接状態を脱して基板外縁Ｗａを解放する。【効果】回転加速の初期および減速の最終期にすべり
を防止し得るともに、高速回転時に発生する遠心力によ
り基板に過大な拘束力を付加する恐れがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、オリエンテ
ーションフラットやノッチ等の切欠きが形成された半導
体ウエハ等の略円形の基板、あるいは光ディスク用基板
などのように全く切欠きを有しない円形の基板を回転台
上に支持し、基板の上面に洗浄液やエッチング液等の各
種処理液を供給する等により基板の処理を行う回転式基
板処理装置に用いられる基板保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基
板などの、高いクリーン度が要求される基板を処理する
回転式基板処理装置においては、基板の回転時に基板を
保持する部材と基板との間のすべりを極力抑えることが
要求される。すべりが生じると、基板の表面が削られる
ことにより、基板が損傷するばかりでなく、発塵と基板
自身の汚染の原因ともなる。また、処理液の流動が不均
一となるために、基板の処理における品質にも問題を生
じる。このため、例えば特開昭５１−１３２９７２号公
報、および特公平３−７７５８５号公報などにおいて、
基板の回転時のすべりを抑える技術が開示されている。
これらの従来技術における装置では、水平に載置された
基板の外縁に当接し得る遠心性のアームが水平回転台に
設けられており、水平回転台の回転に伴う遠心力の作用
により、アームが基板の外縁に押圧付勢される。押圧付
勢されるアームと基板の外縁との間の摩擦力によって、
基板のすべりを防止する効果が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術では遠心力を利用して基板を挟持するもので
あるために、回転加速時および回転減速時において回転
速度が十分には高くない期間、すなわち回転加速の初期
および回転減速の最終期においては、すべりを十分に抑
制することはできないという問題点を有していた。また
基板を高速で回転させる処理装置では、アームが基板の
外縁を押圧する拘束力が過大となって、基板に損傷を与
え、当接部分からの新たな発塵をもたらすなどの問題点
を有していた。

【０００４】この発明は、従来の技術が有する上記の欠
点を解消することを目指したもので、回転加速の初期お
よび回転減速の最終期においても基板のすべりを抑える
ことができ、しかも高速回転時において基板に過大な拘
束力を付加することのない基板保持装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる基板保
持装置は、鉛直軸の周りで所定の回転方向に基板を水平
回転させつつ前記基板の主面に所定の処理を行うにあた
って、前記基板を保持するために用いられる基板保持装
置であって、(a) 水平回転台と、(b) 前記水平回転台の
上面側に設けられて前記基板を保持する基板保持部材
と、(c) 前記水平回転台の外周側に軸支され、非鉛直面
内で双方向に回動自在であって、重心を回動軸上から偏
位した位置に有する押さえ部材と、を備え、前記押さえ
部材の重心の回動角度が所定の第１と第２の臨界角度に
至ったときにのみ前記押さえ部材の所定部位が前記基板
の外縁に当接し、前記第１および第２の臨界角度は、前
記水平回転台の回転中心と前記軸支の位置とを結ぶ方向
を基準として、前記所定の回転方向にずれた範囲内およ
び当該回転方向とは反対方向にずれた範囲内で、それぞ
れ規定されていることを特徴とする。

【０００６】

【作用】この発明における基板保持装置は、回転台が回
転加速および減速を行う際には、加速および減速に伴う
慣性力の作用により、押さえ部材の重心が回転方向とは
反対方向および回転方向にそれぞれ接近するように押さ
え部材が回動する。その結果、重心の回動角度は第２お
よび第１の回動角度にそれぞれ達する。このため、基板
保持部材に保持された基板の外縁に押さえ部材の所定部
位が当接し押圧付勢する。その結果、押さえ部材と基板
の外縁との間に摩擦力が生じるので、基板のすべりが防
止される。一方、加速が終了した後の、比較的高速で定
速回転を行う期間では、慣性力が作用しないので、遠心
力の作用によって押さえ部材の重心は、水平回転台の回
転中心と軸支の位置とを結ぶ方向に位置する。このた
め、押さえ部材は基板の外縁との当接状態を脱して、基
板の外縁を解放する。すなわちこの発明の装置では、す
べりが最も生じ易い加速の初期および減速の最終期にお
いても、有効にすべりを防止することができる。更に、
すべりが生じる恐れのない定速回転時には、押さえ部材
は基板の外縁を解放するので、高速回転時に発生する遠
心力により基板に過大な拘束力を付加することがない。

【０００７】

【実施例】＜回転式基板処理装置１０＞

【０００８】この発明の実施例における基板保持装置の
構成と機能についての説明に先だって、実施例の装置を
搭載した回転式基板処理装置について説明する。図２の
部分的に切欠きを有する側面図は、回転式基板処理装置
の全体の概略構成を模式的に示す。

【０００９】回転式基板処理装置１０は、モータ６によ
って回転駆動される基板保持装置１００と、基板保持装
置１００によって保持されている基板Ｗの上面に、例え
ば酸やアルカリ、各種溶剤、純水等を含む洗浄液や、フ
ォトレジスト液、現像液、あるいはエッチング液等の各
種処理液を供給する処理液供給ノズル７と、モータ６の
回転駆動軸６ａを挿通し、基板Ｗの側方および下方を囲
って、基板Ｗから飛散する処理液を回収する処理液回収
カップ８とを具備している。モータ６は、その回転駆動
軸６ａが鉛直になるように設けられ、基板保持装置１０
０は、モータ６によって水平回転される回転台１と、回
転台１上の周縁部に固定的に配設された複数の基板保持
部材２と、同じく周縁部に回動自在に付設された押さえ
部材（図２には図示しない）とを具備している。

【００１０】基板保持装置１００で保持されつつ水平回
転する基板Ｗの上面に、所要の処理液を供給することに
より基板Ｗの表面処理が行われる。図示しない昇降手段
により、処理液回収カップ８は鉛直方向、言い替えると
基板保持装置１００の回転軸の方向に昇降可能である。
基板Ｗを基板保持装置１００に載置する際および基板保
持装置１００から取り出す際には、処理液回収カップ８
は相対的に下方に位置し、基板Ｗを回転し処理を施す工
程では相対的に上方に位置する。図２は、後者の処理を
施す工程にある処理液回収カップ８を示している。

【００１１】＜基板保持装置１００の構成＞

【００１２】図１は、回転式基板処理装置１０に用いら
れる基板保持装置１００の斜視図である。モータ６の回
転駆動軸６ａと一致する鉛直な回転軸Ａの周りで回転す
る回転台１の上面には、基板保持部材２と押さえ部材１
１とが、載置されるべき円形の基板Ｗの周囲に配設され
ている。基板保持部材２は、基板Ｗを所定の位置に保持
する部材であり、基板支持部３と水平位置規制部４とを
一体に成形して成る。押さえ部材１１は、回動軸１２ａ
（詳細は後述する）の周りに回動自在に回転台１に支持
されている。

【００１３】図３は、基板保持装置１００の平面図であ
る。基板保持部材２は、好ましくはその複数の水平位置
規制部４からみて回転軸Ａの側でそれらの水平位置規制
部４に接するように規定される円Ｒの中心Ｃが、回転台
の回転軸Ａから水平方向に所定の距離Ｌだけ偏位するよ
うに配置される。すなわち、基板Ｗが基板保持部材２に
保持された状態で、切り欠きを有しない円形の基板Ｗ
（図３に示す）の場合にはその外縁Ｗａの中心の位置、
ノッチ等が形成された略円形の基板（図示せず）の場合
にはその外縁の円弧部分の中心の位置は、Ｃと一致し、
回転軸Ａから水平方向に偏位した位置にある。押さえ部
材１１は、回転軸Ａに対して上述の中心Ｃと反対の側、
すなわち基板Ｗの外縁Ｗａが回転軸Ａに最も近接する位
置に設置される。

【００１４】図４は、回動軸１２ａに一致するＢ−Ｂ線
（図１および図３）すなわち回転軸Ａと重心Ｇとを含む
面での基板保持装置１００の部分断面図である。基板保
持部材２を構成する基板支持部３は、その上面が基板Ｗ
の外縁に近い底面部分Ｗｂに当接することにより、基板
Ｗを回転台１から離間して水平に支持する。水平位置規
制部４の側面は、基板Ｗの外縁Ｗａに当接して基板Ｗの
水平方向の位置を規制する。なお、基板保持装置１００
への基板Ｗの載置を容易にするため、水平位置規制部４
は、その側面が基板Ｗの外縁Ｗａに対して若干の遊びを
有していてもよく、実質的に基板Ｗの水平方向の位置が
規制できていればよい。

【００１５】押さえ部材１１は、回動軸受け部材１２を
介して双方向に回動自在になるように、回転台１に支持
されている。押さえ部材１１は、樹脂で構成される押さ
え部材本体１１ａ、および金属の錘部材１１ｂを有して
いる。錘部材１１ｂの表面は防錆のため薄い樹脂膜（図
示せず）で覆われている。押さえ部材本体１１ａは、基
板Ｗの外縁Ｗａに当接し得る面である押圧面１１ｃを有
している。回動軸受け部材１２は、その外側に形成した
ネジ山によって回転台１に固定されている。押さえ部材
本体１１ａと回動軸受け部材１２の間には、ベアリング
１５を介在しており、これにより回動摩擦力が低く保た
れている。ボルト１３及びナット１４は、ベアリング１
５を締め付け固定している。錘部材１１ｂが設けられる
ことによって、押さえ部材１１の重心Ｇは、回動軸受け
部材１２によって規定される回動軸１２ａに対して、押
圧面１１ｃとは反対の側に偏位した位置にある。

【００１６】回動軸１２ａは、回転軸Ａに対して所定の
傾斜角をもって傾斜しており、その上方向が回転の径方
向外方に向っている。なお、回転台１は、押さえ部材１
１の回動を妨げないように、押さえ部材１１が設置され
る位置において傾斜面１ａを有する。

【００１７】また、本発明としては、回動軸１２ａの方
向が、水平面に対して傾いているものであれば良い。言
い換えれば、回動軸１２ａの周りで回転する押さえ部材
１１の回転面が鉛直面に対して傾いた非鉛直面であれば
よい。

【００１８】＜基板保持装置１００の動作＞

【００１９】図５は、基板保持装置１００の動作を説明
する模式図である。基板Ｗに対する回転処理を行う前お
よび後、すなわち基板Ｗを基板保持部材２上に載置する
とき、および基板保持部材２から除去するときには、回
転台１は回転することなく静止している。このとき、回
動軸１２ａが傾斜していることから、押さえ部材１１の
重心Ｇは重力の作用によって、回転軸Ａからみて回動軸
１２ａの外側のＲｄ方向（以下、径方向外方Ｒｄと称す
る）に位置する。押圧面１１ｃは、重心Ｇがこの位置に
あるときには、基板外縁Ｗａには当接しないように形成
されている（図５（ａ））。このため、基板Ｗの載置お
よび取り外しが容易に行い得る。

【００２０】基板Ｗが基板保持部材２に載置された後、
回転台１が図５（ｂ）中、反時計回りに回転を開始し所
定の回転加速度をもって回転速度が上昇する過程では、
加速度による慣性力の作用で重心Ｇの位置は、径方向外
方Ｒｄから回転方向後方Ｂｄ側へ変位する。重心Ｇが径
方向外方Ｒｄから回転方向後方（回転方向とは反対の方
向）Ｂｄに向かって所定の角度θ1 だけ変位したとき
に、押圧面１１ｃが基板外縁Ｗａに当接する（図５
（ｂ））。したがって回転加速時には、押圧面１１ｃ
は、加速度に対応したある大きさの押圧力をもって基板
外縁Ｗａを押圧付勢する。この押圧力によって生じる押
圧面１１ｃと基板外縁Ｗａとの間の摩擦力により、基板
Ｗと回転台１との間の相対的なすべりが抑えられる。

【００２１】回転台１の回転速度が所定の大きさに達す
ると、一定速度での回転に移行する。このとき、押さえ
部材１１には慣性力は作用せず、遠心力と重力のみが作
用する。従って、回転台１が回転していても、重心Ｇは
図５（ａ）に示した位置にあり、押圧面１１ｃは基板外
縁Ｗａを解放する。すなわち、定速回転時には押さえ部
材１１は基板外縁Ｗａを拘束しない。このため、回転台
１が比較的高速度で定速回転する場合においても、基板
外縁Ｗａへ過大な拘束力が作用する恐れがない。

【００２２】定速回転が終了し、所定の回転減速度をも
って回転台１の回転速度が減少する過程では、減速度に
よる慣性力の作用で重心Ｇの位置は、径方向外方Ｒｄか
ら回転方向前方（回転方向）Ｆｄ側へ変位する。重心Ｇ
が径方向外方Ｒｄから回転方向前方Ｆｄに向かって所定
の角度θ2 だけ変位してときに、押圧面１１ｃが基板外
縁Ｗａに当接する（図５（ｃ））。したがって回転減速
時には押圧面１１ｃは、減速度に対応したある大きさの
押圧力をもって基板外縁Ｗａを押圧付勢する。この押圧
力によって生じる押圧面１１ｃと基板外縁Ｗａとの間の
摩擦力により、基板Ｗと回転台１との間の相対的なすべ
りが抑えられる。

【００２３】回転台１の回転加速度および減速度が大き
いほど、回転台１と基板Ｗの間のすべりが生じ易い。こ
の実施例の基板保持装置１００は、回転台１の回転加速
および減速の際に、それぞれ加速度および減速度に応じ
た大きさの押圧力をもって押さえ部材１１が基板外縁Ｗ
ａを押圧付勢する。すなわち、すべりが生じ易いときほ
ど大きな押圧力をもって基板外縁Ｗａが押圧付勢され
る。このため、回転の加速度および減速度の大きさに依
存することなく、常にすべりが抑制される。

【００２４】押圧面１１ｃと基板外縁Ｗａとの間に作用
する押圧力は、押さえ部材１１に作用する慣性力と遠心
力との大きさの相対関係に依存する。すなわち、回転加
速度または減速度が一定であれば、回転速度が大きいほ
ど、遠心力が相対的に大きくなるので、押さえ部材１１
による押圧力は弱まる。一方、基板の中心Ｃが回転軸Ａ
から所定の距離をもって偏位しているので、基板Ｗには
回転速度に対応した遠心力が作用する。その結果、回転
台１の回転速度がある程度以上に大きければ、水平位置
規制部４によって基板Ｗのすべりが抑制される。このた
め、回転速度が十分に高いときには、押さえ部材１１に
よる押圧力が弱くてもすべりを生じない。

【００２５】逆に回転台１の回転速度が十分に高くない
とき、例えば回転加速の初期、および回転減速の最終期
などにおいては、中心Ｃの偏位によるすべりの防止効果
は十分ではない。しかし、このときには押さえ部材１１
による押圧力が大きいので、押さえ部材１１によって基
板Ｗのすべりが防止される。すなわち、この実施例の装
置１００は中心Ｃの偏位と押さえ部材１１との双方が相
互に補い合って、基板Ｗのすべりを常に防止する。

【００２６】＜変形例＞

【００２７】（１）基板保持部材２は図１などに示した
ような、基板支持部３と水平位置規制部４とが一体に形
成されたものでなくてもよい。すなわち、図６に示すよ
うに基板保持部材２を、回転台１の上面に基板支持部３
と水平位置規制部４とに分離して構成してもよい。な
お、図６では押さえ部材１１は図示を略している。

【００２８】（２）押さえ部材１１の形状は、図１など
に示した形状に限定されない。上述した所定の機能を果
たし得る限り他の形状であってもよい。好ましくは、回
転台１が回転するときに押さえ部材１１に作用する空気
抵抗を減少し得る形状が選択される。

【００２９】（３）回転式基板処理装置１０は、処理液
を供給して基板の上面に処理を行う装置だけではなく、
例えば基板を水平回転しつつ基板の乾燥を行う回転式基
板処理装置などであってもよい。

【００３０】（４）上記実施例では、回動軸１２ａを鉛
直な回転軸Ａに対し傾けることにより回転の停止時には
自動的に押さえ部材１１が基板の外縁を解放するように
なされているが、そのような必要がない場合には、回動
軸１２ａは鉛直に対して必ずしも傾いていなくてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】この発明における基板保持装置は、回転
台が回転加速および減速を行う際には、保持された基板
の外縁に慣性力の作用によって押さえ部材が当接し押圧
付勢するので基板のすべりが防止される。定速回転を行
う期間では、慣性力が作用せず遠心力のみが作用するの
で、押さえ部材は基板の外縁を解放する。すなわちこの
発明の装置では、すべりが最も生じ易い加速の初期およ
び減速の最終期においても、有効にすべりを防止するこ
とができるとともに、高速回転時に発生する遠心力によ
って基板に過大な拘束力を付加する恐れがないという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例における基板保持装置の斜視
図である。

【図２】この発明の実施例における回転式基板処理装置
の部分切断正面図である。

【図３】この発明の実施例における基板保持装置の平面
図である。

【図４】この発明の実施例における基板保持装置の部分
断面正面図である。

【図５】この発明の実施例における基板保持装置の模式
図である。

【図６】この発明の変形例における基板保持装置の正面
図である。

【符号の説明】

１回転台２基板保持部材１０回転式基板処理装置１１押さえ部材１２ａ回動軸１００基板保持装置Ａ回転軸Ｇ重心Ｗ基板Ｗａ基板外縁Ｂｄ回転方向後方（回転方向とは反対の方向）Ｆｄ回転方向前方（回転方向）Ｒｄ径方向外方（回転中心と軸支の位置とを結ぶ方
向）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉岡勝司京都市伏見区羽束師古川町322番地大日本スクリーン製造株式会社洛西工場内 (72)発明者平岡伸康京都市伏見区羽束師古川町322番地大日本スクリーン製造株式会社洛西工場内 (72)発明者武岡正史京都市伏見区羽束師古川町322番地大日本スクリーン製造株式会社洛西工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉛直軸周りで所定の回転方向に基板を水
平回転させつつ前記基板の主面に所定の処理を行うにあ
たって、前記基板を保持するために用いられる基板保持
装置であって、 (a) 水平回転台と、 (b) 前記水平回転台の上面側に設けられて前記基板を保
持する基板保持部材と、 (c) 前記水平回転台の外周側に軸支され、非鉛直面内で
双方向に回動自在であって、重心を回動軸上から偏位し
た位置に有する押さえ部材と、を備え、前記押さえ部材の重心の回動角度が所定の第１と第２の
臨界角度に至ったときにのみ前記押さえ部材の所定部位
が前記基板の外縁に当接し、前記第１および第２の臨界角度は、前記水平回転台の回
転中心と前記軸支の位置とを結ぶ方向を基準として、前
記所定の回転方向にずれた範囲内および当該回転方向と
は反対方向にずれた範囲内で、それぞれ規定されている
ことを特徴とする基板保持装置。