JP2010010221A

JP2010010221A - 基板の処理装置及び処理方法

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Publication number: JP2010010221A
Application number: JP2008164876A
Authority: JP
Inventors: Yoshizo Tsugami; 芳三津上
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-06-24
Also published as: JP5274911B2

Abstract

【課題】この発明は回転テーブルを高速回転させて基板を処理するとき、基板が回転テーブルの係合ピンから外れないようにした処理装置を提供することにある。
【解決手段】基板を回転させながら処理する処理装置であって、回転テーブル１１と、回転テーブルを回転駆動するモータ８と、回転テーブルの上面に設けられた基板の下面を支持する支持ピン１９及び基板の外面に係合する係合ピン２０と、回転テーブルの下面に径方向に沿って位置決め可能に設けられ回転テーブルの回転速度が増大するにつれて径方向の外方に位置決めされて係合ピンの遠心力によって生じる回転テーブルの周辺部を下方へ撓ませる力を打ち消す力を発生するバランスウエイト２４を具備する。
【選択図】図１

Description

この発明は基板を回転させながら洗浄処理や乾燥処理を行なう処理装置及び処理方法に関する。

たとえば、液晶表示パネルの製造工程においては、ガラス製の矩形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ある。これらのプロセスでは上記基板の処理と洗浄とが繰り返して行なわれる。

洗浄処理された基板を乾燥処理する場合、上記基板を回転テーブルに保持して高速度で回転させ、それによって生じる遠心力を利用して上記基板の上面に付着残留した洗浄液を飛散させて除去するようにしている。

回転テーブルに矩形状の上記基板を保持するためには、回転テーブルの上面に、基板の四隅部の下面を支持する支持ピンを設けるととともに、支持ピンによって支持された基板の角部の隣り合う一対の外面に係合する一対の係合部材としての係合ピンを設けるようにしている。それによって、回転テーブルを高速回転させても、上記係合ピンと基板の四隅部の外面との係合によって基板を回転テーブルと一体的に回転させることができるようになっている。

最近では液晶表示パネルの大型化によって基板が大型化する傾向にある。基板が大型化すれば、その基板を保持する回転テーブルも大径化することになる。そのため、回転テーブルに基板を保持して回転させる場合、この回転テーブルの外面に係合した係合ピンに発生する遠心力も大きくなり、その遠心力は回転テーブルの周辺部を下方へ撓ませる力となって作用する。

回転テーブルの周辺部が下方へ撓むと、係合ピンが基板に対して下方へ変位することになる。それによって、係合ピンと基板の外面との係合が外れて基板が回転テーブルから飛散して損傷するということがある。

そこで、回転テーブルの回転によって係合ピンに生じる遠心力で、回転テーブルの周辺部が下方へ撓むのを防止するため、上記回転テーブルの周辺部の下面の、上記係合ピンと対応する部位にバランスウエイトを設けるということが行われている。

それによって、回転テーブルを回転させたとき、バランスウエイトによって係合ピンに生じる遠心力と同等の遠心力を発生させ、その遠心力で回転テーブルの周辺部を上方へ撓ませる力を発生する。その結果、係合ピンの遠心力によって生じる回転テーブルの周辺部を下方へ撓ませる力が打ち消されるから、回転テーブルの周辺部が下方へ撓むのを防止することができる。そのような先行技術は特許文献１に示されている。
特開平１１−４５８７０号公報

回転テーブルの周辺部の下面にバランスウエイトを設ければ、上述したように回転テーブルを回転させることで、係合ピンに遠心力が発生しても、その遠心力で回転テーブルの周辺部が下方へ撓むのを防止することが可能となる。

ところで、基板を高速回転させて乾燥処理する場合、基板の大きさや乾燥速度などの種々の処理条件によって基板の回転速度、つまり回転テーブルの回転速度を変えることがある。回転テーブルの回転速度を変えると、係合ピンに作用する遠心力の大きさも異なってくる。

一般に、係合ピンに発生する遠心力をＦ、その質量をｍ、回転テーブルの回転中心から係合ピンまでの回転半径をｒ、回転テーブルの回転速度をωとすると、
Ｆ＝ｍ・ｒ・ω^２
によって与えられる。

特許文献１に示されたバランスウエイトは回転テーブルの下面の係合ピンと対応する、径方向の所定の位置に固定されていた。そのため、係合ピンとバランスウエイトに重量差があったり、取付け位置にずれがあったりすると、係合ピンとバランスウエイトに生じる遠心力に差が発生することになる。

係合ピンとバランスウエイトに生じる遠心力が異なると、その差によって回転テーブルに撓みが発生するということがある。とくに、基板の処理条件の変更などによって回転テーブルの回転速度を高速化させた場合、係合ピンとバランスウエイトに生じる遠心力にわずかな差があっても、その遠心力は上記式より明らかなように回転速度の二乗に比例するため、回転テーブルに生じる撓みが大きくなる。

そして、係合ピンに発生する遠心力がバランスウエイトに発生する遠心力よりも大きくなって回転テーブルの周辺部が下方へ撓むと、基板が係合ピンから外れて回転テーブルから飛散し、破損させてしまうということがある。

この発明は、回転テーブルを回転させたとき、その回転速度を増大させるにつれて係合部材とバランスウエイトに発生する遠心力のうち、バランスウエイトに発生する遠心力が係合部材に発生する遠心力よりも大きくなるようにすることで、回転テーブルの周辺部が下方へ撓んで基板が飛散することがないようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。

また、バランスウエイトを径方向に移動させることにより、回転テーブルの加減速時に発生する慣性力が低下し、駆動源の回転トルクや制動力を低減させることができる。それにより、駆動源の小型化や加減速時間の短縮、或いは回転テーブルの剛性を低くして軽量化を図るなどのことができる。

この発明は、基板を回転させながら処理する処理装置であって、
回転テーブルと、
この回転テーブルを回転駆動する駆動源と、
上記回転テーブルの上面に設けられた上記基板の下面を支持する支持部材及び上記基板の外面に係合する係合部材と、
上記回転テーブルの下面に径方向に沿って位置決め可能に設けられ上記回転テーブルの回転速度が増大するにつれて径方向の外方に位置決めされて上記係合部材の遠心力によって生じる上記回転テーブルの周辺部を下方へ撓ませる力を打ち消す力を発生するバランスウエイトと
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。

上記回転テーブルの下面に設けられ上記バランスウエイトを径方向に沿って移動可能に支持したリニアガイドと、
上記バランスウエイトを上記回転テーブルの径方向に沿って弾性的に移動可能に保持し上記回転テーブルが回転して上記バランスウエイトに遠心力が生じたときにその遠心力によって弾性変形して上記バランスウエイトを上記リニアガイドに沿って上記回転テーブルの径方向の外方へ移動させる弾性保持手段と
を具備したことが好ましい。

上記回転テーブルの下面に径方向に沿って設けられ上記バランスウエイトが移動可能に支持されるリニアガイドと、
上記回転テーブルの回転速度に応じて上記バランスウエイトを上記リニアガイドに沿って駆動して上記回転テーブルの径方向に沿う所定の位置に位置決めする駆動手段と
を具備したことが好ましい。

上記回転テーブルは上記駆動源に連結される基部と、この基部に基端を連結して放射状に延出された複数のアーム体によって構成されていて、
各アーム体の上面には上記支持部材と上記係合部材が設けられ、上記アーム体の下面には上記バランスウエイトが上記回転テーブルの回転速度に応じて径方向の所定の位置に位置決めされるよう設けられていることが好ましい。

この発明は、基板を回転させながら処理する処理方法であって、
基板の下面を支持する支持部材及び外面に係合する係合部材が設けられた回転テーブルに上記基板を保持して回転させる工程と、
上記回転テーブルの下面に設けられたバランスウエイトを回転テーブルの回転速度の増加に応じて径方向の外方に移動させ、上記回転テーブルの回転によって上記係合部材に発生する上記回転テーブルの周辺部を下方へ撓ませる遠心力を打ち消す遠心力を上記バランスウエイトによって生じさせる工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。

この発明によれば、回転テーブルの回転速度が増大するにつれてバランスウエイトが回転テーブルの径方向外方に位置決めされる。そのため、回転テーブルの回転速度を高速化した場合、バランスウエイトに発生する遠心力が係合部材に発生する遠心力よりも増大する割合が大きくなるから、回転テーブルの周辺部が下方へ撓んで基板が係合部材から外れて飛散するのを確実に防止することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１乃至図４はこの発明の第１の実施の形態を示し、図１に示す処理装置はカップ体１を備えている。このカップ体１は下カップ１ａと上カップ１ｂを有する。この下カップ１ａは上面が開放したお椀状に形成され、その底部中心部には通孔２が形成されていて、上端縁には受けフランジ３が設けられている。

上記上カップ１ｂは外周面が凸曲面のリング状に形成されていて、その外周面には取付け部材４を介して連結フランジ５が設けられている。そして、上カップ１ｂは連結フランジ５を上記受けフランジ３にパッキング６を介して重合させ、それらが複数のねじ７によって連結固定されている。

上記下カップ１ａに形成された通孔２からカップ体１の内部には駆動源であるモータ８の駆動軸９が挿通されている。この駆動軸９の上端には回転テーブル１１が取付けられている。それによって、回転テーブル１１は上記モータ８によって回転駆動されるようになっている。なお、上記モータ８は図示しない制御装置によって駆動が制御される。それによって、回転テーブル１１の回転速度を変えることができるようになっている。

上記回転テーブル１１には前工程である洗浄工程で洗浄された、たとえば液晶表示装置に用いられる矩形状の基板１３が供給されて後述するように保持される。したがって、上記回転テーブル１１とともに上記基板１３が回転駆動されると、この基板１３に付着した洗浄液が遠心力によって除去されるようになっている。つまり、基板１３は乾燥処理される。

上記下カップ１ａの底壁には複数の排水口体１４が設けられ、この排水口体１４は図示しない排液ポンプに接続されている。さらに、下カップ１ａの周壁には複数の排気口体１５が接続されている。これら排気口体１５は図示しない排気ポンプに接続されている。

上記排水口体１４は基板１３から飛散して下カップ１ａに溜まる洗浄液を排出する。上記排気口体１５に発生する吸引力はカップ体１内に図１に矢印で示すように、回転テーブル１１に保持された基板１３の上面から上記排気口体１５に向かう円滑な空気流を発生させる。

図２と図３に示すように、上記回転テーブル１１は円盤状の基部１７を有する。この基部１７の下面には軸部１７ａが設けられ、この軸部１７ａが上記モータ８の駆動軸９に形成された図示しない嵌合孔に連結されている。

上記基部１７からは基端部を連結し先端部がＴ字状に形成された４本のアーム体１８が放射状に延出されている。各アーム体１８の上面の中途部にはそれぞれ２本の支持部材としての支持ピン１９が長手方向に所定間隔で設けられ、先端部には２本の係合部材としての係合ピン２０が回転テーブル１１の回転方向に所定間隔で離間して設けられている。

上記回転テーブル１１に供給される上記基板１３は、対角線方向に沿う下面中途部が上記支持ピン１９によって支持され、４つの角部の外面に各一対の係合ピン２０が係合する。それによって、上記回転テーブル１１がモータ８によって回転駆動されると、この回転テーブル１１と一体的に回転するようになっている。

上記回転テーブル１１の各アーム体１８の下面の先端部にはリニアガイド２２がアーム体１８の長手方向、つまり回転テーブル１１の径方向に沿って設けられている。図４に示すように、このリニアガイド２２には断面形状がＴ字状のガイド溝２３が長手方向に沿って形成され、このガイド溝２３にはバランスウエイト２４の上面に設けられた上記ガイド溝２３に対応する形状の係合部２４ａが移動可能に係合している。

図３に示すように、上記アーム体１８の下面の、上記リニアガイド２２よりも回転テーブル１１の径方向中心寄りには連結部材２５が設けられている。この連結部材２５と上記バランスウエイト２４の間には弾性保持手段としてのばね２６が張設されている。このばね２６は上記バランスウエイト２４を回転テーブル１１の径方向に対して弾性的に保持している。

つまり、上記回転テーブル１１が回転駆動されて上記バランスウエイト２４に遠心力が発生すると、その遠心力によって上記バランスウエイト２４は上記ばね２６を弾性的に引き伸ばしながらリニアガイド２２に沿って回転テーブル１１の径方向外方へ移動する。

上記バランスウエイト２４が回転テーブル１１の径方向外方へ移動する距離は、回転テーブル１１の回転数が増大するにつれて大きくなる。バランスウエイト２４の移動距離が大きくなれば、その移動距離に応じてバランスウエイト２４に発生する遠心力も大きくなる。それによって、バランスウエイト２４が回転テーブル１１のアーム体１８の先端部を上方へ撓ませる力が増大することになる。

上記バランスウエイト２４は、少なくとも上記アーム体１８の先端部、つまり係合ピン２０と対応する位置まで上記リニアガイド２２に沿って移動できるようになっている。さらに、バランスウエイト２４の重量は一対の係合ピン２０と同等以上に設定されている。

上記ばね２６は、上記回転テーブル１１を所定以上の回転数で回転させたとき、その回転によって生じる遠心力で上記バランスウエイト２４が回転テーブル１１の回転中心から径方向の所定の位置まで移動する。

そして、上記バランスウエイト２４が径方向の所定の位置まで移動したとき、このバランスウエイト２４に生じる遠心力が上記一対の係合ピン２０に生じる遠心力と同等以上になるよう、上記バランスウエイト２４の重量が設定されている。

つまり、回転テーブル１１が所定の回転数以上で回転駆動されて、一対の係合ピン２０に生じる遠心力でアーム体１８の先端部を下方へ撓ませる力が発生したとき、上記バランスウエイト２４には一対の係合ピン２０に生じる遠心力よりも大きな遠心力が発生するよう、その重量に応じて径方向外方の所定の位置まで移動する。

それによって、回転テーブル１１が所定以上の回転数で回転駆動されたとき、アーム体１８の先端部は下方へ撓むことなく、上方へ撓むことになるから、係合ピン２０が基板１３から外れるのを確実に防止することができる。

なお、回転テーブル１１が所定以上の回転数で回転駆動されたとき、アーム体１８の先端部が下方及び上方の両方に撓むことがないよう、バランスウエイト２４のばね２６を引き伸ばしての移動距離、つまりばね２６の強さやバランスウエイト２４の重量を設定するようにしてもよい。

このような構成の処理装置によれば、たとえば前工程で洗浄処理された基板１３を乾燥処理する場合、回転テーブル１１に基板１３を保持して、この回転テーブル１１を高速回転させる。それによって、基板１３に付着残留する洗浄液は基板１３の回転によって生じる遠心力で飛散除去されるから、基板１３が乾燥処理されることになる。

回転テーブル１１を高速回転させると、回転テーブル１１の各アーム体１８の先端部の上面に設けられた一対の係合ピン２０に遠心力が発生し、その遠心力がアーム体１８を下方へ撓ませる力となる。

一方、各アーム体１８の先端部の下面にはバランスウエイト２４がリニアガイド２２に沿って移動可能に設けられている。バランスウエイト２４はばね２６によって弾性的に保持され、回転テーブル１１の回転に応じて生じる遠心力で上記ばね２６を引き伸ばして回転テーブル１１の径方向外方へ移動する。

すなわち、バランスウエイト２４は回転テーブル１１を高速回転させると、その回転速度に応じて径方向外方へ移動する。バランスウエイト２４が径方向外方へ移動すれば、その移動距離の二乗に比例してバランスウエイト２４に発生する遠心力が増大する。

そのため、回転テーブル１１を高速回転させることで、その回転速度に応じて係合ピン２０に発生する遠心力が増大しても、バランスウエイト２４に発生する遠心力は回転速度に応じて増大するだけでなく、回転テーブル１１の回転中心からの半径距離が大きくなることによっても増大する。つまり、係合ピン２０に発生する遠心力よりもバランスウエイト２４に発生する遠心力の方が大きく増大する。

それによって、アーム体１８先端部が係合ピン２０の遠心力によって受ける下方へ撓まされる力よりも、バランスウエイト２４の遠心力によって受ける上方へ撓まされる力の方が大きく増大することになるから、上記アーム体１８が下方へ撓んで係合ピン２０が基板１３から外れるのを確実に防止することができる。

図５乃至図８はそれぞれこの発明の他の実施の形態を示す。
図５はこの発明の第２の実施の形態を示し、この実施の形態はアーム体１８の先端に連結部材２５を設け、この連結部材２５とバランスウエイト２４との間に、回転テーブル１１の回転によってバランスウエイト２４に生じる遠心力でこのバランスウエイト２４が回転テーブル１１の径方向外方へ移動したときに圧縮されるばね２６ａを設けるようにした。

このような構成によれば、回転テーブル１１の回転によってバランスウエイト２４に遠心力が発生すれば、バランスウエイト２４がばね２６ａを圧縮させながら径方向外方へ移動する。それによって、第１の実施の形態と同様、回転テーブル１１の回転によって係合ピン２０に発生する遠心力の増大よりもバランスウエイト２４に発生する遠心力の増大の方が大きくなるから、回転テーブル１１のアーム体１８が下方へ撓むのを防止することができる。

図６はこの発明の第３の実施の形態を示し、この実施の形態はアーム体１８の下面にリニアガイド２２を設けず、アーム体１８にバランスウエイト２４の係合部２４ａが移動可能に係合する係合溝２７を形成するようにした。

この第３の実施の形態において、バランスウエイト２４を係合溝２７に弾性的に保持するには、第１の実施の形態のようにバランスウエイト２４が径方向外方へ移動したときに引張られるばね２６を設けてもよく、或いは第２の実施の形態のように圧縮されるばね２６ａを設けてもよい。

図７はこの発明の第４の実施の形態を示し、この実施の形態はバランスウエイト２４にアーム体１８に移動可能に係合する断面形状がほぼＵ字状の係合部２４ｂを設けるようにしたもので、この場合も回転テーブル１１の回転によってバランスウエイト２４を弾性的に保持するばねはバランスウエイト２４が径方向外方へ移動したときに第１の実施の形態に示されるように引張られるばね２６或いは第２の実施の形態のように圧縮されるばね２６ａのいずれを用いてもよい。

図８と図９はこの発明の第５の実施の形態で、この実施の形態はアーム体１８の下面にリニアガイド２２を設け、このリニアガイド２２のガイド溝２３にバランスウエイト２４の係合部２４ａを移動可能に係合させるという点では第１の実施の形態と同じであるが、リニアガイド２２のガイド溝２３或いはバランスウエイト２４の係合部２４ａのどちらか一方、この実施の形態ではリニアガイド２２のガイド溝２３にコイル３０を設けて電磁石で形成し、バランスウエイト２４の少なくとも上記コイル３０に対向する係合部２４ａを永久磁石によって形成する。それによって、上記コイル３０と永久磁石とで駆動手段としてのリニアモータを構成する。

そして、図８に示すように、リニアガイド２２に設けられたコイル３０に給電用の電源２８を接続し、この電源２８による上記コイル３０への給電を制御装置２９によって制御する。つまり、回転テーブル１１を高速回転させるときには電磁石を構成するコイル３０に通電し、上記バランスウエイト２４をリニアガイド２２に沿って移動させ、回転テーブル１１の径方向の所定の位置、つまり回転テーブル１１の回転数の増加に応じて径方向の外方に位置決めする。

このような構成によれば、回転テーブル１１の回転数に応じたバランスウエイト２４の位置決めを正確に行なうことが可能となるから、回転テーブル１１を高速回転させたときにアーム体１８に発生する撓みを精度よく制御することが可能となる。

なお、電源２８からリニアガイド２２への給電は、図示しないが、たとえばモータ８の駆動軸９に導電リングを設け、この導電リングに接触するブラシを介して行うようにすればよい。

上記バランスウエイトを回転テーブルの回転数の増加に応じて径方向外方へ移動させる手段としては上記各実施の形態に限られず、たとえばガスプリングを用いてもよい。つまり、ガススプリングは回転テーブルが高速回転してバランスウエイトに遠心力が生じると、その遠心力でシリンダ内に充填されたガスが圧縮される構成となっている。

したがって、上記ガススプリングのロッドに上記バランスウエイトを連結すれば、回転テーブルの回転数が増大するにつれてこのバランスウエイトを回転テーブルの径方向外方へ移動させることが可能となる。

上記各実施の形態では回転テーブルが基部に複数のアーム体が放射状に設けられた形状である場合について説明したが、回転テーブルは円盤状や矩形状などであってもよく、要は基板の下面を支持する支持ピン及び角部外面に係合する係合ピンを有する構造であれば、この発明を適用することが可能とである。

この発明の第１の実施の形態を示す処理装置の構成図。図１に示す処理装置に用いられる回転テーブルの平面図。図２の回転テーブルの側面図。回転テーブルを構成するアーム体の拡大断面図。この発明の第２の実施の形態を示す回転テーブルの側面図。この発明の第３の実施の形態を示すアーム体の拡大断面図。この発明の第４の実施の形態を示すアーム体の拡大断面図。この発明の第５の実施の形態を示すリニアガイドを断面したアーム体の側面図。同じくアーム体の断面図。

符号の説明

１１…回転テーブル、８…モータ（駆動源）、１３…基板、１８…アーム体、１９…支持ピン（支持部材）、２０…係合ピン（係合部材）、２２…リニアガイド、２３…ガイド溝、２４…バランスウエイト、２６，２６ａ…ばね（弾性保持手段）。

Claims

基板を回転させながら処理する処理装置であって、
回転テーブルと、
この回転テーブルを回転駆動する駆動源と、
上記回転テーブルの上面に設けられた上記基板の下面を支持する支持部材及び上記基板の外面に係合する係合部材と、
上記回転テーブルの下面に径方向に沿って位置決め可能に設けられ上記回転テーブルの回転速度が増大するにつれて径方向の外方に位置決めされて上記係合部材の遠心力によって生じる上記回転テーブルの周辺部を下方へ撓ませる力を打ち消す力を発生するバランスウエイトと
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
上記回転テーブルの下面に設けられ上記バランスウエイトを径方向に沿って移動可能に支持したリニアガイドと、
上記バランスウエイトを上記回転テーブルの径方向に沿って弾性的に移動可能に保持し上記回転テーブルが回転して上記バランスウエイトに遠心力が生じたときにその遠心力によって弾性変形して上記バランスウエイトを上記リニアガイドに沿って上記回転テーブルの径方向の外方へ移動させる弾性保持手段と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
上記回転テーブルの下面に径方向に沿って設けられ上記バランスウエイトが移動可能に支持されるリニアガイドと、
上記回転テーブルの回転速度に応じて上記バランスウエイトを上記リニアガイドに沿って駆動して上記回転テーブルの径方向に沿う所定の位置に位置決めする駆動手段と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
上記回転テーブルは上記駆動源に連結される基部と、この基部に基端を連結して放射状に延出された複数のアーム体によって構成されていて、
各アーム体の上面には上記支持部材と上記係合部材が設けられ、上記アーム体の下面には上記バランスウエイトが上記回転テーブルの回転速度に応じて径方向の所定の位置に位置決めされるよう設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
基板を回転させながら処理する処理方法であって、
基板の下面を支持する支持部材及び外面に係合する係合部材が設けられた回転テーブルに上記基板を保持して回転させる工程と、
上記回転テーブルの下面に設けられたバランスウエイトを回転テーブルの回転速度の増加に応じて径方向の外方に移動させ、上記回転テーブルの回転によって上記係合部材に発生する上記回転テーブルの周辺部を下方へ撓ませる遠心力を打ち消す遠心力を上記バランスウエイトによって生じさせる工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法。