JPH10135311A - 基板回転保持装置および回転式基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で基板の中心を回転中心と一致さ
せた状態で基板を回転させることができる基板回転保持
装置およびそれを備えた回転式基板処理装置を提供する
ことである。 【解決手段】 回転部材２上に、基板１００の水平位置
を規制する２つの固定式保持ピン７が固定され、かつ１
つの回転式保持ピン８が軸受け９により鉛直方向の軸の
周りで回動可能に取り付けられている。可動式保持ピン
８は回転部材２の回転中心Ｐを通る水平方向の仮想線Ｌ
１で二分される領域Ａ，Ｂのうち一方の領域Ａ内に配置
され、２つの固定式保持ピン７は他方の領域Ｂ内に配置
される。２つの固定式保持ピン７は、基板１００と同じ
径を有するそれらの内接円の中心が回転部材２の回転中
心Ｐに位置するように配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を水平に保持
しつつ回転させる基板回転保持装置およびそれを備えた
回転式基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転式塗布装置、回転式現像装置等の回
転式基板処理装置においては、半導体ウェハ等の基板を
水平に保持しながら回転させる必要がある。一般的に
は、基板の裏面を真空吸着により吸引保持する吸引式ス
ピンチャックが用いられている。しかしながら、吸引式
スピンチャックでは、基板を確実に吸着保持するために
強力な吸引を行っているので、基板の裏面に吸着跡が残
る。基板裏面の吸着跡は、露光処理時のフォーカス異常
を引き起こすという問題がある。

【０００３】そこで、基板の裏面を支持するとともに基
板の外周端面を保持しつつ基板に回転力を伝達するメカ
式スピンチャックが提案されている。メカ式スピンチャ
ックは、水平姿勢で回転駆動される回転ステージ上に、
基板の裏面を垂直に支持する複数の支持ピンと、基板の
外周端面に当接して基板の水平位置を規制しかつ基板に
回転力を伝達する複数の保持ピンとが設けられてなる。

【０００４】各保持ピンと基板の外周端面との間には、
基板の搬入および搬出を容易にするために僅かな隙間が
設けられている。スピンチャックが鉛直方向の軸の周り
で回転駆動されると、複数の保持ピンのいくつかが基板
の外周端面に圧接され、基板の中心が回転中心からやや
偏心した状態で基板がスピンチャックとともに回転す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
メカ式スピンチャックでは、基板の中心が回転中心から
やや偏心した状態で基板が回転するので、負荷の不平衡
による振動が発生し、その振動が他の基板処理ユニット
に影響を与える可能性がある。

【０００６】一方、特公平３−９６０７号公報、特開平
３−７００３号公報、特開平６−３７０７７号公報等に
複数の可動爪（可動式保持部材）を用いたメカ式スピン
チャックが開示されている。

【０００７】例えば、特公平３−９６０７号公報に開示
された基板回転保持装置では、筒状回転軸の上端部に回
転板が設けられ、回転板上に基板の外周端面を挟持する
複数の可動爪が配設され、筒状回転軸内に相対回転また
は相対移動可能に爪駆動軸が貫通されている。この爪駆
動軸の上端部に可動爪操作リンクを介して可動爪が連結
され、可動爪を基板挟持側へ付勢するように付勢ばねが
設けられている。そして、付勢ばねに抗して可動爪を基
板開放側へ解除するように可動爪解除手段が設けられて
いる。

【０００８】このような複数の可動爪を用いたメカ式ス
ピンチャックにおいて、基板の中心を回転中心と正確に
一致させるためには、少なくとも３本以上の可動爪を基
板の回転中心から等距離の位置に分散配置するととも
に、それらの３本以上の可動爪を等しい駆動力で回転中
心へ向かって同時に移動させる求心機構が必要となる。

【０００９】特に、オリエンテーションフラット（直線
状切り欠き）、ノッチ（円弧状切り欠き）等の切り欠き
部が設けられた基板を用いた場合、このような切り欠き
部が任意の方向を向いた状態で基板の中心を回転中心と
正確に一致させるためには、回転中心に向けて同時に移
動可能な５本以上の可動爪が必要となる。

【００１０】このように、従来のメカ式スピンチャック
では、３本以上または５本以上の可動爪を回転中心に向
かって等しい駆動力で同時に移動させる求心機構が必要
となり、構造が複雑になるという問題がある。

【００１１】本発明の目的は、簡単な構成で基板の中心
を回転中心と一致させた状態で基板を回転させることが
できる基板回転保持装置およびそれを備えた回転式基板
処理装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る基板回転保持装置は、基板を水平に保持しつ
つ回転させる基板回転保持装置であって、水平姿勢で回
転駆動される回転部材と、基板の外周端面に当接して基
板を水平方向に保持する基板保持位置と基板の外周端面
から離間する基板開放位置との間で移動可能に回転部材
に取り付けられた少なくとも１つの可動式保持部材と、
回転部材に固定され、基板の外周端面に当接して基板の
水平位置を規制する少なくとも２つの固定式保持部材と
を備える。可動式保持部材は、回転部材の回転中心を通
る水平方向の仮想線で区分された回転部材上の２つの領
域のうち一方の領域内に配設され、固定式保持部材は、
基板が当接した状態で基板の中心が回転部材の回転中心
に位置するように回転部材上の２つの領域のうち他方の
領域内に配設される。

【００１３】第１の発明に係る基板回転保持装置におい
ては、基板の搬入時に、可動式保持部材が基板開放位置
に移動する。この状態で、基板が可動式保持部材および
固定式保持部材で囲まれる回転部材上の領域に載置され
る。このとき、基板の外周端面と固定式保持部材および
可動式保持部材との間に隙間が存在し、基板の中心は回
転部材の回転中心と一致しない。

【００１４】基板処理時には、可動式保持部材が基板の
外周端面に当接して基板を水平方向に保持する基板保持
位置に移動する。それにより、基板は、可動式保持部材
により固定式保持部材に向かう方向に押し進められ、基
板の外周端面が少なくとも２つの固定式保持部材に当接
する。その結果、基板の中心が回転部材の回転中心と一
致する。この状態で、回転部材が水平姿勢で回転駆動さ
れ、基板に所定の処理が行われる。

【００１５】このように、基板の回転時に基板の中心と
回転中心とが正確に一致するので、負荷の不平衡による
振動を発生しない。したがって、安定した回転処理が行
われる。

【００１６】また、可動式保持部材および固定式保持部
材により基板の中心を回転中心に正確に一致させる求心
機構が構成されるので、求心機構の構造が簡単になる。
第２の発明に係る基板回転保持装置は、第１の発明に係
る基板回転保持装置の構成において、可動式保持部材
が、回転部材の回転中心を挟んで固定式保持部材とほぼ
対向する位置に配置されたものである。この場合、基板
の中心が回転部材の回転中心に安定かつ確実に一致す
る。

【００１７】第３の発明に係る基板回転保持装置は、第
１または第２の発明に係る基板回転保持装置の構成にお
いて、可動式保持部材が、回転部材の回転中心を通って
上記仮想線にほぼ直交する水平方向の中心線上またはそ
の中心線に関して対称に配置され、固定式保持部材が、
回転部材上で中心線に関して対称に配置されたものであ
る。これにより、安定かつ確実な求心機構が得られる。

【００１８】第４の発明に係る基板回転保持装置は、第
１、第２または第３の発明に係る基板回転保持装置の構
成において、可動式保持部材が２つ以上の可動式保持部
材からなり、固定式保持部材が３つ以上の固定式保持部
材からなるものである。

【００１９】この場合、基板の切り欠き部がどの方向を
向いていても、基板の外周端面が可動式保持部材および
固定式保持部材により保持される。したがって、基板を
回転部材上に載置する前に、基板の切り欠き部の向きを
位置決めする必要がない。

【００２０】第５の発明に係る基板回転保持装置は、第
１〜第４のいずれかの発明に係る基板回転保持装置の構
成において、可動式保持部材の各々が、鉛直方向の回転
軸の周りで回動可能に回転部材に取り付けられた支持部
と、支持部の回動に伴って基板の外周端面に当接するよ
うに支持部の回転軸に対して偏心して設けられた保持部
とを含むものである。この場合、支持部を回動させるこ
とにより保持部を基板保持位置と基板開放位置との間で
容易に移動させることができる。

【００２１】第６の発明に係る回転式基板処理装置は、
第１〜第５のいずれかの発明に係る基板回転保持装置
と、基板回転保持装置を鉛直方向の軸の周りで回転駆動
する回転駆動手段と、基板回転保持装置に保持された基
板に所定の処理を行う処理手段とを備えたものである。

【００２２】この場合、基板の回転時に基板の中心と回
転中心とが正確に一致するので、負荷の不平衡による振
動が発生しない。したがって、安定した回転処理が行わ
れる。

【００２３】また、基板の中心を回転中心に正確に一致
させる求心機構が少なくとも１つの可動式保持部材およ
び少なくとも２つの固定式保持部材により構成されるの
で、求心機構の構造が簡単になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例にお
ける回転式基板処理装置の断面図である。また、図２は
図１の回転式基板処理装置の主要部の平面図である。

【００２５】図１および図２において、基板回転保持装
置１は円形板状の回転部材２を備える。回転部材２は、
モータ３のシャフト４の先端部に水平に固定され、鉛直
方向の軸の周りで回転駆動される。回転部材２の上面に
は基板１００の裏面を支持する複数の基板支持ピン６が
設けられている。

【００２６】また、回転部材２上には、基板１００の水
平位置を規制する２つの固定式保持ピン７が固定され、
かつ１つの回転式保持ピン８が軸受９により鉛直方向の
軸の周りで回動可能に取り付けられている。回転式保持
ピン８の下部には後述する棒状の永久磁石１０が取り付
けられている。

【００２７】回転部材２の下方には環状磁石１１が配設
されている。この環状磁石１１は、駆動装置（図示せ
ず）により上下動自在に設けられた磁石支持部材１２に
固定されている。

【００２８】回転部材２の上方には、フォトレジスト等
の処理液を吐出するノズル５が上下方向および水平方向
に移動可能に設けられている。このノズル５は、処理前
および処理後に基板１００の上方から外れた位置に待機
し、処理時に基板１００の中心部の上方に移動する。基
板回転保持装置１の周囲には、処理液の飛散を防止する
カップ１３が上下動自在に配設されている。

【００２９】図２に示すように、固定式保持ピン８は回
転部材２の回転中心Ｐを通る水平方向の仮想線Ｌ１で二
分される領域Ａ，Ｂのうち一方の領域Ａ内に配置され、
２つの固定式保持ピン７は他方の領域Ｂ内に配置されて
いる。特に、回転式保持ピン８は、回転中心Ｐを通って
上記の仮想線Ｌ１に直交する水平方向の中心線Ｌ２上に
配置され、２つの固定式保持ピン７は中心線Ｌ２に関し
て互いに対称な位置に配置されている。また、２つの固
定式保持ピン７は、基板１００と同じ径を有するそれら
の内接円の中心が回転部材２の回転中心Ｐに位置するよ
うに配置される。すなわち、２つの固定式保持ピン７は
回転中心Ｐから基板１００の半径と等しい距離だけ離れ
た位置に配置される。

【００３０】本実施例では、モータ３が回転駆動手段に
相当し、ノズル５が処理手段に相当する。また、固定式
保持ピン７が固定式保持部材に相当し、回転式保持ピン
８が可動式保持ピンに相当する。さらに、永久磁石１０
および環状磁石１１が駆動手段を構成する。

【００３１】図３は回転式保持ピン８の斜視図である。
図３に示すように、回転式保持ピン８は、円柱状の支持
部２１、円柱状（棒状）のピン部材２２、連結シャフト
部２３および磁石収納部２４からなる。ピン部材２２
は、支持部２１の上面に支持部２１の中心に対して偏心
して設けられている。磁石収納部２４は、支持部２１の
下部に連結シャフト２３を介して固定されている。磁石
収納部２４内には、棒状の永久磁石１０が収納されてい
る。

【００３２】図４および図５は回転式保持ピン８の動作
を説明するための図であり、（ａ）は回転式保持ピン８
およびその周辺部の部分断面図、（ｂ）は回転式保持ピ
ン８の平面図である。

【００３３】基板１００の受け渡し時には、図４（ａ）
に示すように、環状磁石１１が回転部材２の下方に離れ
て位置する。このとき、環状磁石１１が形成する磁力線
Ｇは永久磁石１０が設置される高さにおいて、回転部材
２の外側から中心部に向かう方向に向いている。したが
って、永久磁石１０のＮ極が回転部材２の中心部に向か
う方向に吸引される。それにより、図４（ｂ）に示すよ
うに、回転式保持ピン８が矢印Ｘの方向に回動し、ピン
部材２２の外周面が基板１００の外周端面から離れる。
このときのピン部材２２の位置を基板開放位置と呼ぶ。

【００３４】基板１００の回転時には、図５（ａ）に示
すように、環状磁石１１が上昇して回転部材２に接近す
る。したがって、永久磁石１０のＳ極が環状磁石１１の
Ｎ極に吸引される。それにより、図５（ｂ）に示すよう
に、回転式保持ピン８が矢印Ｙの方向に回動し、ピン部
材２２の外周面が基板１００の外周端面に当接し、基板
１００が水平方向に保持される。このときのピン部材２
２の位置を基板保持位置と呼ぶ。

【００３５】図６は基板回転保持装置１における基板搬
入時の状態を示す平面図、図７は基板回転保持装置１に
おける基板の保持状態を示す平面図である。次に、図６
および図７を参照しながら図１の回転式基板処理装置に
おける基板回転保持装置１の動作を説明する。

【００３６】基板１００の搬入時には、図６に示すよう
に、回転式保持ピン８が矢印Ｘの方向に回動し、ピン部
材２２が基板開放位置に移動する。この状態で、基板搬
送装置（図示せず）のアームに保持された基板１００が
２つの固定式保持ピン７および１つの回転式保持ピン８
で囲まれる領域内の基板支持ピン６上に載置される。

【００３７】このとき、基板１００は、切り欠き部１０
１が固定式保持ピン７および回転式保持ピン８から外れ
た方向を向くように予め位置決めされている。基板１０
０の外周端面と固定式保持ピン７および回転式保持ピン
８のピン部材２２との間には隙間が存在し、基板１００
の中心Ｒは回転部材２の回転中心Ｐからずれている。

【００３８】次に、基板１００の処理時には、図７に示
すように、回転式保持ピン８が矢印Ｙの方向に回動し、
ピン部材２２が基板１００の外周端面に当接する基板保
持位置に移動する。これにより、基板１００は、回転式
保持ピン８のピン部材２２により固定式保持ピン７に向
かう方向に押し進められ、基板１００の外周端面が２つ
の固定式保持ピン７の外周面に当接する。その結果、基
板１００の中心Ｒが回転部材２の回転中心Ｐと一致す
る。

【００３９】上記のように、本実施例の回転式基板処理
装置においては、基板１００の回転時に基板１００の中
心Ｒと回転中心Ｐとが正確に一致するので、負荷の不平
衡による振動が発生しない。したがって、安定した回転
処理が行われる。

【００４０】また、基板１００の中心Ｒを回転中心Ｐに
正確に一致させる求心機構が２つの固定式保持ピン７お
よび１つの回転式保持ピン８により構成されるので、求
心機構の構造が簡単になる。

【００４１】なお、図８に示すように、回転部材２上の
領域Ｂ内に３つ以上の固定式保持ピン７を配置してもよ
い。この場合には、３つ以上の固定式保持ピン７の内接
円が基板１００の外周に一致し、かつその内接円の中心
が回転部材２の回転中心Ｐに一致するようにそれらの固
定式保持ピン７を配置する。すなわち、３つ以上の固定
式保持ピン７を回転部材２の回転中心Ｐから基板１００
の半径に等しい距離だけ離れた位置に配置する。

【００４２】図９は本発明の第２の実施例における基板
回転保持装置の主要部の平面図である。本実施例の基板
回転保持装置１においては、回転部材２上に３つの固定
式保持ピン７および２つの回転式保持ピン８が配設され
ている。

【００４３】２つの回転式保持ピン８は回転部材１の回
転中心Ｐを通る水平方向の仮想線Ｌ１で二分される領域
Ａ，Ｂのうち一方の領域Ａに配置され、３つの固定式保
持ピン７は他方の領域Ｂ内に配置されている。特に、２
つの回転式保持ピン８は、回転中心Ｐを通って仮想線Ｌ
１に直交する水平方向の中心線Ｌ２に関して互いに対称
な位置に配置され、３つの固定式保持ピン７は、中心線
Ｌ２上および中心線Ｌ２に関して対称な位置に配置され
ている。また、３つの固定式保持ピン７は、それらの固
定式保持ピン７の内接円が基板１００の外周に一致し、
かつその内接円の中心が回転部材２の回転中心Ｐに一致
するように配置されている。

【００４４】本実施例の基板回転保持装置１において
は、基板１００の切り欠き部１０１がどの方向を向いて
いても、基板１００の外周端面が少なくとも１つの回転
式保持ピン８および少なくとも２つの固定式保持ピン７
により保持される。したがって、基板１００を基板回転
保持装置１に載置する前に、基板１００の切り欠き部１
０１の向きを位置決めする必要がない。

【００４５】本実施例の基板回転保持装置１において
も、基板１００の回転時に基板１００の中心と回転中心
とが正確に一致するので、負荷の不平衡による振動が発
生しない。したがって、安定した回転処理が行われる。

【００４６】また、基板１００の中心を回転中心に正確
に一致させる求心機構が３つの固定式保持ピン７および
２つの回転式保持ピン８により構成されるので、求心機
構の構造が簡単になる。

【００４７】図１０に示すように、回転部材２上の領域
Ｂ内に４つ以上の固定式保持ピン７を配設してもよい。
この場合には、４つ以上の固定式保持ピン７の内接円が
基板１００の外周に一致し、かつその内接円の中心が回
転部材２の回転中心Ｐに一致するようにそれらの固定式
保持ピン７を配置する。

【００４８】なお、固定式保持ピン７および回転式保持
ピン８の数は上記実施例に限定されない。基板１００の
切り欠き部１０１が所定の方向を向くように予め位置決
めされる場合には、２つ以上の任意の数の固定式保持ピ
ン７および１つ以上の任意の数の回転式保持ピン８を設
け、基板１００の切り欠き部１０１の方向が予め位置決
めされない場合には、３つ以上の任意の数の固定式保持
ピン７および２つ以上の任意の数の回転式保持ピン８を
設ければよい。

【００４９】なお、本発明の基板回転保持装置は、回転
式塗布装置、回転式現像装置に限らず、種々の回転式基
板処理装置に適用することができる。例えば、本発明の
基板回転保持装置を回転式エッジ露光装置に適用するこ
とにより、基板の中心と回転中心とを正確に一致させつ
つ基板のエッジ露光を正確に行うことが可能となる。

【００５０】また、本発明の基板回転保持装置を液晶表
示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光デ
ィスク用基板等を処理する回転式基板処理装置に適用し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における回転式基板処理
装置の断面図である。

【図２】図１の回転式基板処理装置の主要部の平面図で
ある。

【図３】図１に示される基板回転保持装置における回転
式保持ピンの斜視図である。

【図４】回転式保持ピンのピン部材が基板の外周端面か
ら離れた状態を示す部分断面図および平面図である。

【図５】回転式保持ピンのピン部材が基板の外周端面に
当接した状態を示す部分断面図および平面図である。

【図６】図１に示される基板回転保持装置における基板
搬入時の状態を示す平面図である。

【図７】図１に示される基板回転保持装置における基板
の保持状態を示す平面図である。

【図８】基板回転保持装置における固定式保持ピンの他
の配置例を示す平面図である。

【図９】本発明の第２の実施例における基板回転保持装
置の主要部の平面図である。

【図１０】第２の実施例の基板回転保持装置における固
定式保持ピンの他の配置例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 基板回転保持装置 ２ 回転部材 ３ モータ ４ シャフト ５ ノズル ６ 基板支持ピン ７ 固定式保持ピン ９ 回転式保持ピン １０ 永久磁石 １１ 環状磁石 ２１ 支持部 ２２ ピン部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を水平に保持しつつ回転させる基板
   回転保持装置であって、 水平姿勢で回転駆動される回転部材と、 前記基板の外周端面に当接して前記基板を水平方向に保
   持する基板保持位置と前記基板の外周端面から離間する
   基板開放位置との間で移動可能に前記回転部材に取り付
   けられた少なくとも１つの可動式保持部材と、 前記回転部材に固定され、基板の外周端面に当接して前
   記基板の水平位置を規制する少なくとも２つの固定式保
   持部材とを備え、 前記可動式保持部材は、前記回転部材の回転中心を通る
   水平方向の仮想線で区分された前記回転部材上の２つの
   領域のうち一方の領域内に配設され、 前記固定式保持部材は、前記基板が当接した状態で前記
   基板の中心が前記回転部材の回転中心に一致するように
   前記回転部材上の前記２つの領域のうち他方の領域内に
   配設されたことを特徴とする基板回転保持装置。
2. 【請求項２】 前記可動式保持部材は、前記回転部材の
   回転中心を挟んで前記固定式保持部材とほぼ対向する位
   置に配置されたことを特徴とする請求項１記載の基板回
   転保持装置。
3. 【請求項３】 前記可動式保持部材は、前記回転部材の
   前記回転中心を通って前記仮想線にほぼ直交する水平方
   向の中心線上または前記中心線に関して対称に配置さ
   れ、 前記固定式保持部材は、前記回転部材上で前記中心線に
   関して対称に配置されたことを特徴とする請求項１また
   は２記載の基板回転保持装置。
4. 【請求項４】 前記可動式保持部材は２つ以上の可動式
   保持部材からなり、前記固定式保持部材は３つ以上の固
   定式保持部材からなることを特徴とする請求項１、２ま
   たは３記載の基板回転保持装置。
5. 【請求項５】 前記可動式保持部材の各々は、鉛直方向
   の回転軸の回りで回動可能に前記回転部材に取り付けら
   れた支持部と、前記支持部の回動に伴って前記基板の外
   周端面に当接するように前記支持部の前記回転軸に対し
   て偏心して設けられた保持部とを含むことを特徴とする
   請求項１〜４のいずれかに記載の基板回転保持装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の基板回
   転保持装置と、 前記基板回転保持装置を鉛直方向の軸の回りで回転駆動
   する回転駆動手段と、 前記基板回転保持装置に保持された基板に所定の処理を
   行う処理手段とを備えたことを特徴とする回転式基板処
   理装置。