JPH11121596A - 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】 基板の下面を支持する支持部材と基板の下面
とが摺動してパーティクルを生じさせることのない基板
回転保持装置および回転式基板処理装置を提供する。 【解決手段】 回転部材２上に、基板Ｗ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が鉛直方向の軸の周りで回動可能に取
り付けられている。さらに、回転部材２に、基板Ｗの下
面を支持する歯車１８を有する基板回転保持部材１５が
配設されている。各歯車１８の回転方向は、基板Ｗが回
転式保持ピン８に押圧されて固定式保持ピン７側へ向か
う方向に基板Ｗが水平移動可能となるように調整されて
いる。

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、半導体ウエハ等の基板を
水平に保持しながら回転させる必要がある。このための
手段として、一般的には、基板の下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
板の下面に吸着跡が残る。基板下面の吸着跡は、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、基板の下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。

【０００４】図１０は従来の回転式基板処理装置の模式
的断面図である。図１０の回転式基板処理装置では、メ
カ式スピンチャックである基板回転保持装置３１が用い
られている。基板回転保持装置３１はモータ３３の回転
軸３４の先端に取り付けられており、モータ３３からの
回転力を受けて回転駆動される。

【０００５】図１１は基板回転保持装置の平面図であ
り、図１２は基板回転保持装置の部分断面図である。基
板回転保持装置３１は、回転部材３２の上面に、基板Ｗ
の下面を支持する３本の基板支持ピン３５と、基板Ｗの
外周端縁に当接して、基板Ｗの水平位置を規制するとと
もに、基板Ｗに回転力を伝達する複数の保持ピン３６と
を有している。

【０００６】基板支持ピン３５は正三角形状に配置さ
れ、基板Ｗの下面に当接して基板Ｗを水平姿勢で支持す
る。また、保持ピン３６は基板Ｗの外周端縁に沿いかつ
外周端縁からわずかに隙間を隔てて配置されている。す
なわち、保持ピン３６は基板Ｗの外周端縁の形状よりも
大きな形状に沿って配置されている。

【０００７】基板回転保持装置３１への基板Ｗの搬入時
には、基板搬送装置（図示せず）のアームに保持された
基板Ｗが基板回転保持装置３１の基板支持ピン３５上に
載置される。このとき、保持ピン３６が基板Ｗの外周端
縁の形状よりも大きな形状に沿って配置されているた
め、基板Ｗの外周端縁が保持ピン３６に接触することな
く基板Ｗを基板支持ピン３５上の所定位置に載置するこ
とができる。

【０００８】基板回転保持装置３１が回転し始めると、
基板Ｗは遠心力を受けて図１１および図１２中の一点鎖
線で示すように水平方向に移動し、複数の保持ピン３６
のいくつかが基板Ｗの外周端面に圧接され、基板Ｗの水
平方向の移動を規制する。これにより、基板Ｗの外周端
縁に当接した保持ピン３６によって基板Ｗに回転力が与
えられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板回
転保持装置３１の回転初期において基板Ｗがいくつかの
保持ピン３６側に向かって水平移動する際に、基板Ｗの
下面が基板支持ピン３５の先端により擦られ、パーティ
クルが発生する場合がある。基板Ｗの下面にパーティク
ル（粒子）が生じると、このパーティクルが以後の処理
工程において他の基板Ｗの表面を汚染したり、露光処理
におけるフォーカス不良の原因となるおそれがある。

【００１０】本発明の目的は、基板の下面を支持する支
持部材と基板の下面とが摺動してパーティクルを生じさ
せることのない基板回転保持装置および回転式基板処理
装置を提供することである。

【００１１】

【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、基板を水平姿勢に保持
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、基板の下面に接触して回
転可能に回転部材に設けられ、基板を水平方向に移動可
能に支持する支持部材と、回転部材上に設けられ、基板
の水平位置を規制する複数の保持部材とを備えたもので
ある。

【００１２】第１の発明に係る基板回転保持装置におい
ては、基板の下面に接して回転することができる支持部
材を回転部材に設け、この支持部材が基板の下面を支持
することによって基板を水平姿勢に支持する。このた
め、基板が水平方向に移動される場合には、支持部材が
基板の下面に接触して回転するため、支持部材によって
基板の下面が擦られることがなくなる。これにより、支
持部材と基板の下面とが摺動することによってパーティ
クルが発生することが防止される。

【００１３】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、支持
部材が、基板の下面に接触する複数の凸部を有するもの
である。

【００１４】この場合、基板が水平方向に移動すると、
基板の水平移動につれて支持部材が回転し、複数の凸部
の各々が順次基板の下面に接触する。基板の下面と支持
部材の凸部との接触面積は微小であるため、凸部と基板
の下面との接触によってパーティクルが発生することが
さらに防止される。

【００１５】第３の発明に係る基板回転保持装置は、第
２の発明に係る基板回転保持装置の構成において、複数
の保持部材が、基板の外周端縁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含み、支
持部材は、可動式保持部材が基板開放位置から基板保持
位置に移動する際に可動式保持部材が基板を押圧する方
向に基板が移動可能となるように回転自在に設けられた
歯車からなるものである。

【００１６】この場合、基板の搬入時には、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、基板の中心が回転部材の回転中心と一致しない。

【００１７】基板処理時には、可動式保持部材が基板開
放位置から基板保持位置に移動する。移動の過程におい
て、可動式保持部材が基板の外周端面に当接して基板を
押圧する。基板の下面を支持する支持部材は回転自在な
歯車からなり、可動式保持部材が基板を押圧する方向に
基板が移動可能となるように配置されている。それによ
り、基板は歯車の回転により可動式保持部材の押圧方向
に滑らかに水平移動し、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る。

【００１８】このように、可動式保持部材の移動により
基板が水平移動される際に、基板の下面を支持する歯車
が回転することにより歯車と基板の下面との摺動がなく
なり、これによって基板の下面のパーティクルの発生が
防止される。

【００１９】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と回転部材の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の発生が防止さ
れ、安定した回転動作が行われる。

【００２０】第４の発明に係る基板回転保持装置は、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、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、固定式保持部材が、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一致するよう
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
れたものである。

【００２１】この場合、可動式保持部材によって基板を
固定式保持部材が配置された他方の領域側に水平移動さ
せ、基板を固定式保持部材に当接させることによって基
板の中心を回転部材の回転中心に正確に一致させること
ができる。これにより、回転部材を安定して回転駆動す
ることができる。

【００２２】第５の発明に係る基板回転保持装置は、第
３または第４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。

【００２３】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。そして、基板開放位置から基板
保持位置への移動の際に、保持部が基板の外周端縁を押
圧し、歯車によって下面を支持された基板を水平方向に
滑らかに移動することができる。

【００２４】第６の発明に係る回転式基板処理装置は、
基板を水平姿勢に保持しつつ回転させる基板回転保持装
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、基板回転保
持装置が、水平姿勢で回転駆動される回転部材と、基板
の下面に接触して回転可能に回転部材に設けられ、かつ
基板を水平方向に移動可能に支持する支持部材と、回転
部材上に設けられ、基板の水平位置を規制する複数の保
持部材とを含むものである。

【００２５】第６の発明に係る回転式基板処理装置にお
いては、基板の下面を支持する支持部材上で基板が水平
方向に移動する場合に、支持部材が基板とともに回転す
ることによって基板の下面と支持部材との相対移動が防
止される。これにより、基板の下面と支持部材との摺動
によるパーティクルの発生が防止される。したがって、
パーティクルの発生が防止された清浄な状態で基板に所
定の処理を行うことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は本発明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。

【００２７】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の回転軸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には、基板
Ｗの下面を回転支持する複数（図示の例では３個）の基
板回転支持部材１５が設けられている。

【００２８】図３は基板回転支持部材の第１の方向から
の断面図であり、図４は基板回転支持部材の第１の方向
に直交する第２の方向からの断面図である。図３および
図４において、基板回転支持部材１５は、回転部材２に
形成された孔１６の内部に基板Ｗの下面を支持する歯車
１８を有する。歯車１８の軸１９は孔１６の内面両側に
設けられた一対の軸受１７に回転自在に支持されてい
る。歯車１８の外周面には複数の歯が形成されており、
基板Ｗが水平移動する際に、各歯先で基板Ｗの下面を支
持して回転する。歯車１８の径は、回転部材２の上面と
基板Ｗの下面との間に基板搬送装置のアーム（図示せ
ず）が進入可能となるように選択される。

【００２９】また、図１および図２に示すように、回転
部材２の上面には、基板Ｗ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。

【００３０】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。

【００３１】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Ｗの上方から外れた位置に待機し、処
理時に基板Ｗ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。

【００３２】図２に示すように、回転式保持ピン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２
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Ｗ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Ｗの半径と等しい距離だけ離れた位置に
配置される。

【００３３】図５は回転式保持ピンの斜視図である。図
５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
材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。

【００３４】ここで、本実施例の固定式保持ピン７が本
発明の保持部材および固定式保持部材に相当し、回転式
保持ピン８が保持部材および可動式保持部材に相当し、
基板回転支持部材１５の歯車１８が支持部材に相当し、
ノズル５が処理手段に相当し、モータ３が回転駆動手段
に相当する。

【００３５】図６および図７は回転式保持ピンの動作を
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。

【００３６】基板Ｗの受け渡し時には、図６（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６（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２
２の外周面が基板Ｗ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。

【００３７】基板Ｗの回転時には、図７（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７（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２
２の外周面が基板Ｗの外周端縁に当接し、基板Ｗが水平
方向に保持される。このときのピン部材２２の位置を基
板保持位置と呼ぶ。

【００３８】図８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９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。以下、図８
および図９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。

【００３９】基板Ｗの搬入時には、図８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２
２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Ｗ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
る領域内の基板回転支持部材１５上に載置される。

【００４０】このとき、基板Ｗは切欠き部１００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Ｗ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Ｗの中心Ｒは回転部
材２の回転中心Ｐからずれている。

【００４１】次に、基板Ｗの処理時には、図９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Ｗの外周端面に当接して基板保持位置に
移動する。これにより、基板Ｗ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に向かう方向に押圧
力を受ける。３つの基板回転支持部材１５の各歯車１８
（図３参照）は、基板Ｗが固定式保持ピン７側へ向かう
方向への移動に伴って回転できるように軸１９の取り付
け方向が調整されている。

【００４２】このため、回転式保持ピン８のピン部材２
２から押圧力を受けた基板Ｗは基板回転支持部材１５の
歯車１８の回動によって滑らかに水平移動し、基板Ｗ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Ｗの中心Ｒが回転部材２の回転中心
Ｐと一致する。

【００４３】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Ｗの下面が回動自在な歯車１８を
有する回転支持部材１５により支持されている。このた
め、基板Ｗの中心Ｒを回転中心Ｐに一致させるように基
板Ｗを水平移動させた場合にも、基板Ｗと歯車１８との
間でパーティクルが発生することが防止される。特に、
歯車１８は、複数の歯の歯先で基板Ｗの下面を支持し、
かつ歯車１８の回転に伴って基板Ｗの下面を支持する歯
の歯先が順次交替する。このため、基板Ｗの下面と歯車
１８の歯先との接触面積は極めて小さく、これによって
パーティクルの発生が十分に防止される。

【００４４】また、本実施例による回転式基板処理装置
では、基板Ｗの回転時に基板Ｗの中心Ｒと回転中心Ｐと
が正確に一致するので、基板Ｗが偏心保持されることに
よる負荷の不平衡による振動が発生しない。したがっ
て、安定した回転処理を行うことができる。

【００４５】さらに、基板Ｗ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。

【００４６】さらに、基板回転支持部材１５は、少なく
とも３個配置されればよく、各歯車１８は、回転式保持
ピン８が基板Ｗを押圧する方向に基板Ｗが移動可能とな
るように回転自在に取り付けられる。

【００４７】さらに、上記実施例では、歯車１８を用い
て基板Ｗの下面を支持する例について説明したが、歯車
１８に代えて基板Ｗの水平移動に伴って回転する回転
体、例えば円筒状のものあるいは円筒状の外表面に複数
の凸部を有するもの等を適用することができる。

【００４８】また、図２における回転部材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Ｗの外周に一致し、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。さらに、回転部材２上の領域Ａ内に回転式
保持ピン８を複数配置してもよい。

【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。

【００５０】さらに、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の第１の方向
からの断面図である。

【図４】図１に示される基板回転保持装置の第１の方向
に直交する第２の方向からの断面図である。

【図５】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６】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７】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８】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９】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１０】従来の回転式基板処理装置の模式的断面図で
ある。

【図１１】図１０の回転式基板処理装置の主要部の平面
図である。

【図１２】図１１の回転部材の部分断面図である。

【符号の説明】

１ 基板回転保持装置 ２ 回転部材 ３ モータ ４ 回転軸 ７ 固定式保持ピン ８ 回転式保持ピン １０ 永久磁石 １１ 環状磁石 １５ 基板回転支持部材 １６ 孔 １７ 軸受け １８ 歯車 １９ 軸 ２１ 支持部 ２２ ピン部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｃ ５６９Ｃ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を水平姿勢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、 前記基板の下面に接触して回転可能に前記回転部材に設
   けられ、前記基板を水平方向に移動可能に支持する支持
   部材と、 前記回転部材上に設けられ、前記基板の水平位置を規制
   する複数の保持部材とを備えたことを特徴とする基板回
   転保持装置。
2. 【請求項２】 前記支持部材は、前記基板の下面に接触
   する複数の凸部を有する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】 前記複数の保持部材は、 前記基板の外周端縁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、前記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
   式保持部材とを含み、 前記支持部材は、前記可動式保持部材が前記基板開放位
   置から前記基板保持位置に移動する際に前記可動式保持
   部材が前記基板を押圧する方向に前記基板が移動可能と
   なるように回転自在に設けられた歯車からなることを特
   徴とする請求項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、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請求項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
   の回転軸の周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３または４記載の基板回転保持装置。
6. 【請求項６】 基板を水平姿勢に保持しつつ回転させる
   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周りで回転駆動
   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前記基板に所定の処
   理を行う処理手段とを備え、 前記基板回転保持装置は、 水平姿勢で回転駆動される回転部材と、 前記基板の下面に接触して回転可能に前記回転部材に設
   けられ、かつ前記基板を水平方向に移動可能に支持する
   支持部材と、 前記回転部材上に設けられ、前記基板の水平位置を規制
   する複数の保持部材とを含むことを特徴とする回転式基
   板処理装置。