KR102384831B1 - 기판 보유 지지 장치 - Google Patents

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Abstract

기판을 지지하는 지주를 가압하기 위한 스프링에 큰 원심력이 가해져도, 스프링의 변형을 최소로 할 수 있는 개량된 기판 보유 지지 장치를 제공한다.
기판 보유 지지 장치는, 축방향으로 이동 가능한 지주(2)와, 지주(2)에 설치된, 기판(W)의 주연부를 파지하는 척(3)과, 지주(2)를 그 축 방향으로 가압하는 스프링(30)과, 스프링(30)의 상측 부위의, 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 제한하는 제1 구조체(31)와, 스프링(30)의 하측 부위의, 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 제한하는 제2 구조체(33)를 구비한다.

Description

기판 보유 지지 장치{SUBSTRATE HOLDING APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼 등의 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 등의 기판의 주연부를 보유 지지하여 회전시키는 기판 보유 지지 장치가 알려져 있다. 이러한 기판 보유 지지 장치는, 기판을 회전시키면서 기판의 표면에 IPA 증기를 분사하여 해당 기판을 건조시키는 건조 장치 등의 처리 장치에 적용되고 있다.
상술한 기판 보유 지지 장치는 기판의 주연부를 지지하기 위한 복수의 지주를 갖고 있다. 이들 지주는 기판의 주연부를 따라 배치되어 있다. 지주의 주위에는 스프링이 배치되어 있고, 이 스프링에 의해 지주는 하방으로 가압되어 있다. 또한, 지주는 리프터에 의해 상승된다. 기판이 반송 로봇으로부터 기판 보유 지지 장치에 전달될 때는 지주는 스프링의 힘에 대항하여 리프터에 의해 상승된다. 기판 보유 지지 장치가 기판을 회전시키면서 해당 기판을 처리할 때는 리프터가 하강함과 함께 지주는 스프링에 의해 압박되어 내려간다.
기판의 처리 중에는 기판은 그 축심 주위로 회전된다. 최근에는 기판 처리의 스루풋을 올리기 위하여, 보다 고속으로 기판을 회전시키는 것이 요구된다. 그러나, 기판을 고속으로 회전시킬 때 지주를 둘러싸도록 배치된 스프링에는 강한 원심력이 작용하여, 스프링이 외측으로 변형된다. 이때, 스프링에는 큰 응력이 발생하여, 스프링이 피로하다. 결과적으로, 스프링은 상정된 수명에 도달하기 전에 파단되어 버리는 경우가 있다.
또한, 기판이 고속으로 회전하고 있을 때, 지주에도 강한 원심력이 작용하여, 지주의 단부가 외측으로 변위되는 경우가 있다. 그 결과, 지주에 지지되어 있는 기판이 불안정해질 가능성이 있다.
일본 특허 공개 제2009-295751호 공보
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 기판을 지지하는 지주를 가압하기 위한 스프링에 큰 원심력이 가해져도, 스프링의 변형을 최소로 할 수 있는 개량된 기판 보유 지지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 기판을 지지하는 지주의 외측으로의 변위를 방지할 수 있는 기판 보유 지지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태는 축방향으로 이동 가능한 지주와, 상기 지주에 설치된, 기판의 주연부를 파지하는 척과, 상기 지주를 그 축 방향으로 가압하는 스프링과, 상기 스프링의 상측 부위의, 상기 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 제한하는 제1 구조체와, 상기 스프링의 하측 부위의, 상기 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 제한하는 제2 구조체를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 장치이다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 제1 구조체는, 상기 스프링의 상측 부위를 둘러싸는 내주면을 갖고, 상기 제2 구조체는 상기 스프링의 내측에 배치되어 있고, 또한 상기 스프링의 하측 부위를 지지하는 외주면을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 제1 구조체는, 상기 스프링의 내측에 배치되어 있고, 또한 상기 스프링의 상측 부위를 지지하는 외주면을 갖고, 상기 제2 구조체는, 상기 스프링의 하측 부위를 둘러싸는 내주면을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 지주는, 상기 제2 구조체에 대하여 상대적으로 회전 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 스프링의 힘에 대항하여 상기 지주를 그 축 방향으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 지주의 축방향으로의 이동에 따라 상기 지주를 그 축심 주위로 회전시키는 회전 기구를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 지주, 상기 척, 상기 스프링, 상기 제1 구조체 및 상기 제2 구조체는, 각각 복수 설치되어 있고, 상기 복수의 지주를 서로 연결하는 연결 링을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 지주 및 상기 복수의 척은, 상기 기판의 주연부를 따라 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 축방향으로 이동 가능한 복수의 지주와, 상기 복수의 지주에 설치된, 기판의 주연부를 파지하는 복수의 척과, 상기 복수의 지주를 서로 연결하는 연결 링을 구비하고, 상기 연결 링은 상기 복수의 지주와 일체로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 장치이다.
본 발명에 따르면, 제1 구조체 및 제2 구조체에 의해 스프링의 외측으로의 이동(변위)이 제한된다. 따라서, 강한 원심력이 스프링에 가해져도, 과도한 응력이 발생하지 않아, 결과적으로 스프링의 예기치 못한 파단을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연결 링은, 복수의 지주의 상대 위치를 제한하므로, 강한 원심력이 지주에 가해져도 지주의 외측으로의 변위를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 보유 지지 장치를 도시하는 종단면도.
도 2는 도 1에 도시하는 기판 보유 지지 장치를 도시하는 평면도.
도 3은 리프터에 의해 지주가 상승된 상태를 도시하는 도면.
도 4의 (a)는 척을 도시하는 평면도이며, 도 4의 (b)는 척의 측면도.
도 5의 (a)는 척이 웨이퍼를 파지한 상태를 도시하는 평면도이며, 도 5의 (b)는 척이 웨이퍼를 해방한 상태를 도시하는 평면도.
도 6은 도 2에 도시하는 A-A선 단면도.
도 7은 도 6의 B-B선 단면도.
도 8은 제2 자석과 제3 자석의 배치를 설명하기 위한 모식도이며, 지주의 축방향으로부터 본 도면.
도 9는 리프터에 의해 지주를 상승시켰을 때의 도 2에 도시하는 A-A선 단면도.
도 10은 도 9의 C-C선 단면도.
도 11은 4개의 지주의 하단부를 서로 연결하는 연결 링이 설치된 단면도.
도 12는 4개의 지주의 하단부를 서로 연결하는 연결 링이 설치된 평면도.
도 13은 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
도 14는 링크 기구를 사용한 기판 보유 지지 장치의 실시 형태를 도시하는 도면.
도 15는 지주가 상승한 상태를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 보유 지지 장치를 도시하는 종단면도이다. 도 2는 도 1에 도시하는 기판 보유 지지 장치를 도시하는 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기판 보유 지지 장치는, 4개의 아암(1a)을 갖는 베이스(1)와, 각 아암(1a)의 선단에 지지된 4개의 지주(2)와, 이들 지주(2)의 상단부에 각각 설치된 4개의 척(3)을 구비하고 있다. 각 지주(2)는 베이스(1)에 대하여 상대적으로 상하 이동 가능하면서, 또한 각 지주(2)는 그 축심 주위로 회전 가능하게 구성되어 있다. 지주(2)는 기판의 일례인 웨이퍼(W)의 주연부를 파지하는 척(3)을 갖고 있다. 지주(2) 및 척(3)은 웨이퍼(W)의 주연부를 따라 등간격으로 배치되어 있다.
베이스(1)는 회전축(5)의 상단부에 고정되어 있고, 이 회전축(5)은 베어링(6)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 베어링(6)은 회전축(5)을 둘러싸도록 배치된 원통체(7)의 내주면에 고정되어 있다. 원통체(7)의 하단부는 가대(9)에 설치되어 있고, 그 위치는 고정되어 있다. 회전축(5)은, 풀리(11, 12) 및 벨트(14)를 개재하여 모터(15)에 연결되어 있다. 모터(15)를 구동시킴으로써, 베이스(1)는 그 축심을 중심으로 하여 회전하도록 되어 있다. 웨이퍼(W)는 척(3)에 의해 파지되고, 모터(15)에 의해 웨이퍼(W)의 중심 축선 주위로 회전된다.
원통체(7)를 둘러싸도록, 지주(2)를 상승시키는 리프터(20)가 배치되어 있다. 이 리프터(20)는 원통체(7)에 대하여 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 구성되어 있다. 리프터(20)는 4개의 지주(2)를 들어 올리는 4개의 푸셔(20a)를 갖고 있다. 원통체(7)의 외주면과 리프터(20)의 내주면 사이에는 제1 기체 챔버(21)와 제2 기체 챔버(22)가 형성되어 있다. 이들 제1 기체 챔버(21)와 제2 기체 챔버(22)는 각각 제1 기체 유로(24) 및 제2 기체 유로(25)에 연통되어 있고, 이들 제1 기체 유로(24) 및 제2 기체 유로(25)는 도시하지 않은 가압 기체 공급원에 연결되어 있다. 제1 기체 챔버(21) 내의 압력을 제2 기체 챔버(22) 내의 압력보다도 높이면, 도 3에 도시한 바와 같이 리프터(20)가 상승한다. 한편, 제2 기체 챔버(22) 내의 압력을 제1 기체 챔버(21) 내의 압력보다도 높이면, 도 1에 도시한 바와 같이 리프터(20)가 하강한다. 리프터(20)에 의해 4개의 지주(2) 및 4개의 척(3)은 동시에 상승하고, 하강한다.
베이스(1)의 상면에는 회전 컵(28)이 고정되어 있다. 이 회전 컵(28)은 회전하는 웨이퍼(W)로부터 원심력에 의해 튀어나온 액체를 수용하기 위한 것이다. 도 1 및 도 3은 회전 컵(28)의 종단면을 도시하고 있다. 회전 컵(28)은 웨이퍼(W)의 전체 주위를 둘러싸도록 배치되어 있다. 회전 컵(28)의 종단면 형상은 직경 방향 내측으로 경사져 있다. 또한, 회전 컵(28)의 내주면은 매끄러운 곡면으로 구성되어 있다. 회전 컵(28)의 상단부는 웨이퍼(W)에 근접하고 있으며, 회전 컵(28)의 상단부의 내경은, 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 크다. 회전 컵(28)의 상단부에는 지주(2)의 외주면 형상을 따른 절결(28a)이 형성되어 있다. 회전 컵(28)의 저면에는 비스듬히 연장되는 액체 배출공(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
도 4의 (a)는 척(3)을 도시하는 평면도이며, 도 4의 (b)는 척(3)의 측면도이다. 척(3)은 지주(2)의 상단부의 편심된 위치에 형성되어 있다. 이 척(3)은 웨이퍼(W)의 주연부에 접촉함으로써 웨이퍼(W)의 주연부를 파지한다. 지주(2)의 상단부에는 척(3)으로부터 지주(2)의 축심을 향하여 연장되는 위치 결정부(41)가 더 형성되어 있다. 위치 결정부(41)의 일단부는 척(3)의 측면에 일체적으로 접속되고, 타단부는 지주(2)의 축심 상에 위치하고 있다. 이 위치 결정부(41)의 중심측의 단부는, 지주(2)와 동심의 원을 따라 만곡된 측면(41a)을 갖고 있다. 지주(2)의 상단부는 하방으로 경사지는 테이퍼면으로 되어 있다.
도 5의 (a)는 척(3)이 웨이퍼(W)를 파지한 상태를 도시하는 평면도이며, 도 5의 (b)는 척(3)이 웨이퍼(W)를 해방한 상태를 도시하는 평면도이다. 웨이퍼(W)는, 지주(2)의 상단부(테이퍼면) 위에 적재되고, 그리고 지주(2)를 회전시킴으로써 척(3)을 웨이퍼(W)의 주연부에 접촉시킨다. 이에 의해, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)가 척(3)에 파지된다. 지주(2)를 반대 방향으로 회전시키면, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 척(3)이 웨이퍼(W)로부터 이격되고, 이에 의해 웨이퍼(W)가 해방된다. 이때, 웨이퍼(W)의 주연부는, 위치 결정부(41)의 중심 측단부의 측면(41a)에 접촉한다. 따라서, 위치 결정부(41)의 측면(41a)에 의해 지주(2)가 회전할 때의 웨이퍼(W)의 변위를 제한할 수 있고, 그 후의 웨이퍼 반송의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 도 2에 도시하는 A-A선 단면도이며, 도 7은 도 6의 B-B선 단면도이다. 도 6 및 도 7에서는, 회전 컵(28)의 도시는 생략되어 있다. 베이스(1)의 아암(1a)은 지주(2)를 슬라이드 가능하게 보유 지지하는 보유 지지 부재(1b)를 갖고 있다. 이 보유 지지 부재(1b)는 아암(1a)과 일체로 구성해도 된다. 보유 지지 부재(1b)에는 상하로 연장되는 관통 구멍이 형성되어 있고, 이 관통 구멍에 지주(2)가 삽입되어 있다. 관통 구멍의 직경은 지주(2)의 직경보다도 약간 크고, 따라서 지주(2)는 베이스(1)에 대하여 상하 방향으로 상대 이동 가능하게 되어 있고, 또한 지주(2)는 그 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다.
기판 보유 지지 장치는, 지주(2)를 그 축 방향으로 가압하는 스프링(30)을 갖고 있다. 베이스(1)의 보유 지지 부재(1b)의 하면에는 외측 커버(31)가 설치되어 있다. 외측 커버(31)는 스프링(30)의 상측 부위를 둘러싸는 내주면을 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 외측 커버(31)는 스프링(30)의 상반부를 둘러싸도록 배치되어 있다. 스프링(30)의 상단부는, 외측 커버(31)의 상단부에 형성된 내측 플랜지(32)에 접촉하고 있다. 내측 플랜지(32)는 생략해도 된다. 이 경우는, 스프링(30)의 상단부는 베이스(1)의 보유 지지 부재(1b)의 하면에 접촉한다. 외측 커버(31)의 내주면의 직경은 스프링(30)의 외경과 동일하거나 또는 약간 크다. 본 실시 형태에서는, 외측 커버(31)의 내주면의 직경은 스프링(30)의 외경보다도 약간 크다.
지주(2)의 하부에는 내측 칼라(33)가 설치되어 있다. 이 내측 칼라(33)는 원통상의 형상을 갖는 부재이다. 스프링(30)은 지주(2) 및 내측 칼라(33)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 내측 칼라(33)는 스프링(30)의 내측에 배치되어 있고, 스프링(30)의 하측 부위를 지지하는 외주면을 갖고 있다. 내측 칼라(33)의 외주면의 직경은, 스프링(30)의 내경과 동일하거나 또는 약간 작다. 본 실시 형태에서는, 내측 칼라(33)의 외주면의 직경은 스프링(30)의 내경과 동일하고, 내측 칼라(33)의 외주면은 스프링(30)의 하측 부위에 접촉하고 있다. 또한, 내측 칼라(33)의 외주면의 직경은, 지주(2)의 외주면의 직경보다도 크다. 외측 커버(31) 및 내측 칼라(33)는 내마모성이 높은 수지로 구성되어 있다. 예를 들어, 외측 커버(31) 및 내측 칼라(33)는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)로 구성되어 있다.
내측 칼라(33)의 하단부에는 스프링 스토퍼(35)가 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 스프링 스토퍼(35)는 내측 칼라(33)와 일체로 형성되어 있으나, 내측 칼라(33)와 스프링 스토퍼(35)는 다른 부재이어도 된다. 지주(2)는 그 축심 주위로 회전 가능하도록 내측 칼라(33)에 연결되어 있다. 즉, 지주(2)는 내측 칼라(33) 및 스프링 스토퍼(35)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 되어 있다.
스프링(30)의 상단부는 베이스(1)의 보유 지지 부재(1b)를 가압하고, 스프링(30)의 하단부는 지주(2)에 연결된 스프링 스토퍼(35)를 누르고 있다. 따라서, 본 실시 형태의 스프링(30)은 지주(2)를 하방으로 가압한다. 지주(2)의 외주면에는, 보유 지지 부재(1b)의 관통 구멍의 직경보다도 큰 직경을 갖는 지주 스토퍼(2a)가 형성되어 있다. 이 지주 스토퍼(2a)는 베이스(1)의 보유 지지 부재(1b)보다도 상방에 위치하고 있다. 따라서, 도 6에 도시한 바와 같이 지주(2)의 하방으로의 이동은 지주 스토퍼(2a)에 의해 제한된다.
베이스(1)의 보유 지지 부재(1b)에는 제1 자석(43)이 매설되어 있다. 지주(2) 내에는 제2 자석(44) 및 제3 자석(45)이 배치되어 있다. 이들 제2 자석(44) 및 제3 자석(45)은 상하 방향으로 이격하여 배열되어 있다. 이들 제1 내지 제3 자석(43, 44, 45)으로서는 네오디뮴 자석이 적절하게 사용된다.
도 8은 제2 자석(44)과 제3 자석(45)의 배치를 설명하기 위한 모식도이며, 지주(2)의 축방향으로부터 본 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 제2 자석(44)과 제3 자석(45)은, 지주(2)의 주위 방향에 있어서 어긋나게 배치되어 있다. 즉, 제2 자석(44)과 지주(2)의 중심을 연결하는 선과, 제3 자석(45)과 지주(2)의 중심을 연결하는 선은 지주(2)의 축방향에서 보았을 때에 소정의 각도 α로 교차하고 있다.
지주(2)가, 도 6에 도시하는 하강 위치에 있을 때, 제2 자석(44)은 제1 자석(43)에 근접하고, 제3 자석(45)은 제1 자석(43)으로부터 이격되어 있다. 이때, 제1 자석(43)과 제2 자석(44) 사이에는 서로 당기는 힘이 작용한다. 이 인력은, 지주(2)에 그 축심 주위로 회전하는 힘을 부여하고, 그 회전 방향은, 척(3)이 웨이퍼(W)의 주연부를 가압하는 방향이다. 따라서, 도 6에 도시하는 하강 위치는, 웨이퍼(W)를 파지하는 클램프 위치로 된다.
도 9는 리프터(20)에 의해 지주(2)를 상승시켰을 때의 도 2에 도시하는 A-A선 단면도이며, 도 10은 도 9의 C-C선 단면도이다. 리프터(20)에 의해 지주(2)를 도 9에 도시하는 상승 위치까지 상승시키면, 제3 자석(45)이 제1 자석(43)에 접근하고, 제2 자석(44)은 제1 자석(43)으로부터 이격된다. 이때, 제1 자석(43)과 제3 자석(45) 사이에는 서로 당기는 힘이 작용한다. 이 인력은 지주(2)에 그 축심 주위로 회전하는 힘을 부여하고, 그 회전 방향은 척(3)이 웨이퍼(W)로부터 이격하는 방향이다. 따라서, 도 9에 도시하는 상승 위치는 기판을 떼어내는 언클램프 위치이다.
제2 자석(44)과 제3 자석(45)은 지주(2)의 주위 방향에 있어서 상이한 위치에 배치되어 있으므로, 지주(2)의 상하 이동에 수반하여 지주(2)에는 회전력이 작용한다. 이 회전력에 의해 척(3)에 웨이퍼(W)를 파지하는 힘과 웨이퍼(W)를 해방하는 힘이 부여된다. 따라서, 지주(2)를 상하시키는 것만으로, 척(3)은 웨이퍼(W)를 파지하면서, 또한 해방할 수 있다. 이와 같이, 제1 자석(43), 제2 자석(44) 및 제3 자석(45)은 지주(2) 및 척(3)을 지주(2)의 축심 주위로 회전시키는 회전 기구로서 기능한다. 이 회전 기구는, 지주(2)의 상하 이동에 따라 동작한다.
지주(2)가 리프터(20)에 의해 상승될 때 리프터(20)의 푸셔(20a)는 스프링 스토퍼(35)에 접촉한다. 지주(2)는 스프링 스토퍼(35)와는 독립적으로 회전 가능하므로, 지주(2)는 상승하면서 그 축심 주위로 원활하게 회전할 수 있고, 한편 스프링 스토퍼(35) 및 내측 칼라(33)는 회전하지 않는다. 도 9에 도시한 바와 같이 지주(2)가 스프링(30)의 힘에 대항하여 상승되었을 때, 내측 칼라(33)는 외측 커버(31) 내에 수용된다. 내측 칼라(33)의 외주면과 외측 커버(31)의 내주면 사이에는 원통상의 공간이 형성되고, 압축된 스프링(30)은 이 원통상의 공간 내에 수용된다. 리프터(20)는 스프링(30)의 힘에 대항하여 지주(2)를 그 축 방향으로 이동시키는 이동 기구이다.
지주(2)의 측면에는, 그 축심을 따라 연장되는 홈(46)이 형성되어 있다. 이 홈(46)은 원호상의 수평 단면을 갖고 있다. 베이스(1)의 보유 지지 부재(1b)에는, 홈(46)을 향하여 돌기하는 돌기부(47)가 형성되어 있다. 이 돌기부(47)의 선단은 홈(46)의 내부에 위치하고 있으며, 돌기부(47)는 홈(46)에 완만하게 걸림 결합되어 있다. 이 홈(46) 및 돌기부(47)는 지주(2)의 회전 각도를 제한하기 위하여 형성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 지주(2)가 상승하면, 웨이퍼(W)는 회전 컵(28)보다도 높은 위치로까지 상승됨과 함께, 척(3)은 웨이퍼(W)의 주연부로부터 이격된다. 따라서, 반송 로봇 등의 반송 장치(도시하지 않음)는 웨이퍼(W)를 기판 보유 지지 장치로부터 취출할 수 있다.
웨이퍼(W)는, 도 1에 도시하는 지주(2)가 하강 위치에 있는 상태에서, 모터(15)에 의해 회전된다. 웨이퍼(W)가 회전하고 있을 때, 스프링(30)에는 원심력이 작용한다. 특히, 웨이퍼(W)를 고속으로(예를 들어, 1500 내지 3000min-1의 속도로) 회전시켰을 때에, 큰 원심력이 스프링(30)에 작용하여, 스프링(30)이 외측으로 변형된다. 이러한 스프링(30)의 변형은 스프링(30)을 피로시켜, 상정보다도 빨리 스프링(30)이 파단되어 버린다.
이러한 스프링(30)의 외측으로의 변형을 방지하기 위하여, 도 6에 도시한 바와 같이 스프링(30)의 외측에는 외측 커버(31)가 설치되고, 스프링(30)의 내측에는 내측 칼라(33)가 설치되어 있다. 외측 커버(31)는 스프링(30)의 상측 부위의, 지주(2)의 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동(변위)을 제한하는 제1 구조체로서 기능하고, 내측 칼라(33)는 스프링(30)의 하측 부위의, 지주(2)의 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동(변위)을 제한하는 제2 구조체로서 기능한다.
웨이퍼(W)가 회전하고 있을 때, 스프링(30)의 상측 부위는 외측 커버(31)에 의해 외측으로부터 지지되고, 스프링(30)의 하측 부위는 내측 칼라(33)에 의해 내측으로부터 지지된다. 따라서, 스프링(30)에 강한 원심력이 작용해도, 스프링(30)의 외측으로의 변형, 즉 스프링(30)의 지주(2)의 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동은, 외측 커버(31) 및 내측 칼라(33)에 의해 제한된다. 따라서, 스프링(30)은 대부분 변형되지 않고, 큰 응력도 발생하지 않는다. 결과적으로, 예기치 못한 스프링(30)의 파단을 방지할 수 있다. 또한, 도 3 및 도 9에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 척(3)으로부터 해방하기 위하여 지주(2)가 상승되었을 때 내측 칼라(33)는 외측 커버(31) 내에 수용되므로, 내측 칼라(33)와 외측 커버(31)는 지주(2)의 상승을 방해하지 않고, 기구를 콤팩트하게 할 수 있다.
웨이퍼(W)가 고속으로 회전하고 있을 때, 지주(2)에도 강한 원심력이 작용하여, 지주(2)의 단부가 외측으로 변위되는 경우가 있다. 그 결과, 척(3)이 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 힘이 불안정해질 가능성이 있다. 따라서, 이러한 지주(2)의 단부의 외측으로의 변위를 방지하기 위하여, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 4개의 지주(2)의 하단부를 서로 연결하는 연결 링(50)이 설치되어 있다. 이 연결 링(50)은 각 지주(2)의 하단부에 설치된 스프링 스토퍼(35)에 고정되어 있다. 따라서, 연결 링(50)은 스프링 스토퍼(35)를 개재하여 각 지주(2)에 연결되어 있다. 연결 링(50)은, 지주(2)와 함께 상하 이동하고, 모터(15)에 의해 웨이퍼(W)의 축심 주위로 회전하는 지주(2)와 일체로 연결 링(50)도 회전된다. 연결 링(50)은 4개의 지주(2)의 상대 위치를 제한하므로, 강한 원심력이 지주(2)에 가해져도 지주(2)의 단부의 외측으로의 변위를 방지할 수 있다. 지주(2)는 아암(1a)과 연결 링(50)의 상하 2개소에서 지지되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)가 고속으로 회전하고 있을 때의 지주(2)의 변형을 방지할 수 있다.
도 13은 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 구성 및 동작은 상술한 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 실시 형태에서는, 내측 칼라(33)는 스프링(30)의 상측 부위의 내측에 배치되어 있고, 외측 커버(31)는 스프링(30)의 하측 부위를 둘러싸도록 배치되어 있다. 따라서, 내측 칼라(33)는 스프링(30)의 상측 부위의, 지주(2)의 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 제한하는 제1 구조체로서 기능하고, 외측 커버(31)는 스프링(30)의 하측 부위의, 지주(2)의 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 제한하는 제2 구조체로서 기능한다. 스프링 스토퍼(35)는 외측 커버(31)에 일체로 형성되어 있다.
웨이퍼(W)가 회전하고 있을 때, 스프링(30)의 상측 부위는 내측 칼라(33)에 의해 내측으로부터 지지되고, 스프링(30)의 하측 부위는 외측 커버(31)에 의해 외측으로부터 지지된다. 따라서, 강한 원심력이 스프링(30)에 작용했을 때에도 스프링(30)의 외측으로의 변형을 최소로 할 수 있다. 본 실시예에서도 도 11 및 도 12에 도시하는 연결 링(50)을 스프링 스토퍼(35)에 설치해도 된다.
상술한 도 1 내지 도 13에 도시하는 실시 형태는, 영구 자석을 사용하여 웨이퍼(W)의 파지력을 발생시키도록 구성되어 있지만, 영구 자석 대신에 링크 기구를 사용하여 웨이퍼(W)의 파지력을 발생시켜도 된다. 도 14는 링크 기구를 사용한 기판 보유 지지 장치의 실시 형태를 도시하는 도면이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 구성 및 동작은, 상술한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.
도 14에 도시한 바와 같이, 베이스(1)에는 블록(53)이 고정되어 있고, 이 블록(53)의 선단에는 웨이퍼(W)의 접선 방향을 따라 연장되는 축(55)이 설치되어 있다. 척(3)은 이 축(55)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 지주(2)의 상부에는 핀(56)이 고정되어 있다. 이 핀(56)은 척(3)에 형성된 절결(57) 내에서 이동 가능하도록 이 절결(57)에 걸림 결합되어 있다. 척(3)은 웨이퍼(W)의 주연부를 파지하는 갈고리(60)와, 웨이퍼(W)의 주연부가 일시적으로 적재되는 원호면(61)을 갖고 있다. 원호면(61)은 상방으로 만곡되어 있다.
도 15는 지주(2)가 상승한 상태를 도시하는 도면이다. 도 15에 도시한 바와 같이 지주(2)가 상승하면, 핀(56)이 척(3)을 회전시키고, 이에 의해 척(3)의 갈고리(60)는 외측으로 이동한다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)는 척(3)의 원호면(61) 위에 적재된다. 계속해서, 지주(2)를 하강시키면, 핀(56)이 척(3)을 반대 방향으로 회전시키고, 이에 의해 척(3)의 갈고리(60)가 웨이퍼(W)의 주연부를 파지한다. 이 실시 형태에서도 강한 원심력이 스프링(30)에 작용했을 때에도 스프링(30)의 외측으로의 변형을 최소로 할 수 있다.
스프링(30)에 작용하는 원심력은, 웨이퍼(W)의 회전 속도뿐만 아니라, 회전 중심부터 스프링(30)까지의 거리에 따라 증대된다. 상술한 실시 형태에 관한 기판 보유 지지 장치는, 큰 원심력이 발생하는 경우에도 스프링(30)의 외측으로의 이동을 제한할 수 있으므로, 450㎜ 웨이퍼 등의 대구경 웨이퍼의 보유 지지에 유효하다. 또한, 상술한 실시 형태에 관한 기판 보유 지지 장치는, 웨이퍼 이외에 플랫 패널 디스플레이 유리 기판 등의 다양한 타입의 기판을 보유 지지하기 위한 장치에 적용할 수 있다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자이면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.
1 베이스
1a 아암
2 지주
3 척
5 회전축
6 베어링
7 원통체
9 가대
11, 12 풀리
14 벨트
15 모터
20 리프터
20a 푸셔
21 제1 기체 챔버
22 제2 기체 챔버
24 제1 기체 유로
25 제2 기체 유로
28 회전 컵
30 스프링
31 외측 커버
33 내측 칼라
35 스프링 스토퍼
43 제1 자석
44 제2 자석
45 제3 자석
46 홈
47 돌기부
50 연결 링
53 블록
55 축
56 핀
57 절결
60 갈고리
61 원호면

Claims (10)

  1. 축방향으로 이동 가능한 지주와,
    상기 지주에 설치된, 기판의 주연부를 파지하는 척과,
    상기 지주를 그 축방향으로 가압하는 단일의 스프링과,
    상기 스프링의 상측 부위를 둘러싸는 내주면을 갖고, 상기 스프링의 상측 부위의, 기판 회전시에 있어서의 상기 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 상기 내주면에서 제한하는 제1 구조체와,
    상기 스프링의 내측에 배치되고, 또한 상기 스프링의 하측 부위를 지지하는 외주면을 갖고, 상기 스프링의 하측 부위의, 기판 회전시에 있어서의 상기 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 상기 외주면에서 제한하는 제2 구조체를 구비한 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 구조체는, 상기 스프링의 상반부를 둘러싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지주가 상기 스프링의 힘에 대항하여 상승된 때, 상기 제2 구조체는 상기 제1 구조체 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
  4. 축방향으로 이동 가능한 지주와,
    상기 지주에 설치된, 기판의 주연부를 파지하는 척과,
    상기 지주를 그 축방향으로 가압하는 스프링과,
    상기 스프링의 내측에 배치되어 있고, 또한 상기 스프링의 상측 부위를 지지하는 외주면을 갖고, 상기 스프링의 상측 부위의, 기판 회전시에 있어서의 상기 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 상기 외주면에서 제한하는 제1 구조체와,
    상기 스프링의 하측 부위를 둘러싸는 내주면을 갖고, 상기 스프링의 하측 부위의, 기판 회전시에 있어서의 상기 축방향에 대하여 수직인 방향으로의 이동을 상기 내주면에서 제한하는 제2 구조체를 구비한 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지주는 상기 제2 구조체에 대하여 상대적으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스프링의 힘에 대항하여 상기 지주를 그 축방향으로 이동시키는 이동 기구와,
    상기 지주의 축방향으로의 이동에 따라 상기 지주를 그 축심 주위로 회전시키는 회전 기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 지주, 상기 척, 상기 스프링, 상기 제1 구조체 및 상기 제2 구조체는, 각각 복수 설치되어 있고,
    상기 복수의 지주를 서로 연결하는 연결 링을 더 구비한 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 지주 및 상기 복수의 척은, 상기 기판의 주연부를 따라 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
  9. 축방향으로 이동 가능한 복수의 지주와,
    상기 복수의 지주에 설치된, 기판의 주연부를 파지하는 복수의 척과,
    상기 복수의 지주를 서로 연결하는 연결 링과,
    상기 복수의 지주를 그 축방향으로 각각 가압하는 복수의 스프링과,
    상기 복수의 척에서 보유 지지된 기판을 회전시킬 때에, 상기 스프링의 원심력에 의한 변위를 제한하는 구조체를 구비하고,
    상기 복수의 스프링의 각각은, 단일의 스프링이고,
    상기 연결 링은 상기 복수의 지주와 일체로 회전 가능하도록 상기 복수의 지주에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
  10. 축방향으로 이동 가능한 지주와,
    상기 지주에 설치된, 기판의 주연부를 파지하는 척과,
    상기 지주를 그 축방향으로 가압하는 단일의 스프링과,
    상기 스프링를 둘러싸는 내주면을 갖는 제1 구조체와,
    상기 스프링의 내측에 배치되고, 또한 상기 스프링을 지지하는 외주면을 갖는 제2 구조체를 구비하고,
    상기 제1 구조체 및 상기 제2 구조체는, 내마모성이 높은 수지로 구성된 것을 특징으로 하는, 기판 보유 지지 장치.
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