JPH09107021A - 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】 常に強い保持力で基板を水平方向に保持する
ことができる基板回転保持装置およびそれを用いた回転
式基板処理装置を提供することである。 【解決手段】 回転式保持部材５は、円柱状の支持部６
およびその支持部６よりも小さな直径を有する円柱状の
保持部７からなる。支持部６は、その中心軸と同軸の回
転軸６ａの周りで回動可能に回転部材１に取り付けられ
る。保持部７は、支持部６の上面部に回転軸６ａに対し
て偏心して設けられる。支持部６の回動に伴って保持部
７の外周面が基板１００の外周端縁に当接し、基板１０
０が水平方向に保持される。

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。一般的に
は、基板の裏面を真空吸着により吸着保持する吸引式ス
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、基板を回転時に確実に吸着保持す
るために強力な吸引を行っているので、吸着による基板
裏面の汚染が生じる。

【０００３】そこで、基板の裏面の周縁部を支持すると
ともに基板の外周端縁を保持しつつ基板に回転力を伝達
する外周端縁保持型の基板回転保持装置（機械式スピン
チャック）が提案されている。このような基板回転保持
装置では、基板の回転時に、基板の外周端縁に当接する
部材と基板との間の滑りを極力抑えることが要求され
る。

【０００４】図１４は従来の外周端縁保持型の基板回転
保持装置の平面図である。また、図１５（ａ），（ｂ）
は基板回転保持装置に用いられる従来の回転式保持部材
（チャックピン）のそれぞれ平面図および側面図であ
る。

【０００５】図１４に示すように、円形の回転部材１の
上面に複数の固定式保持部材２および回転式保持部材２
ａが取り付けられている。各固定式保持部材２は、円柱
状の基板支持部３およびその基板支持部３よりも小さい
直径を有する円柱状の水平位置規制部４からなる。固定
式保持部材２の基板支持部３の上面部が基板１００の裏
面の周縁部に当接し、水平位置規制部４の外周面が基板
１００の外周端縁に当接することにより、基板１００が
水平姿勢に支持されるとともに基板１００の水平方向の
位置が規制される。

【０００６】一方、回転式保持部材２ａは、円柱状の支
持部３および４分の１の円柱状の保持部４ａからなる。
図１５に示すように、回転式保持部材２ａは、回転軸４
０の周りで矢印ｘ，ｙで示す方向に回動可能に回転部材
１（図１４参照）に取り付けられている。回転式保持部
材２ａが矢印ｘの方向に回動すると、保持部４ａの外側
の端縁４１が基板１００の外周端縁に当接し、基板１０
０が水平方向に保持される。逆に、回転式保持部材２ａ
が矢印ｙの方向に回動すると、基板１００の保持が解除
される。

【０００７】図１６は従来の回転基板保持装置に用いら
れる回転式保持部材の他の例を示す平面図である。図１
６に示す回転式保持部材２ｂは、円柱状の支持部３およ
び円弧状の保持部４ｂとからなる。保持部４ｂの内側の
中央部には２つの突起４２が設けられている。回転式保
持部材２ｂが矢印ｘの方向に回動すると、突起４２の一
方が基板１００の外周端縁に当接し、基板１００が水平
方向に保持される。逆に、回転式保持部材２ｂが矢印ｙ
の方向に回動すると、基板１００の保持が解除される。

【０００８】また、基板１００のノッチ部（凹状切欠
き）が突起４２の箇所に位置して突起４２がノッチ部に
入り込んだときには、保持部４ｂの端部４３が基板１０
０の外周端縁に当接し、基板１００が水平方向に保持さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような回転式保
持部材２ａ，２ｂにおいては、基板１００に当接する保
持部４ａ，４ｂの当接部分と回転軸との間の距離が長く
なるほど保持力が弱くなる。これを、図１７を用いて説
明する。

【００１０】図１７に示すように、棒２００の中央部２
０１に回転力Ｐを加え、回転軸Ｏを中心として棒２００
を回動させて物体を保持する場合を考える。図１７
（ａ）は棒２００の端部２０２で物体を保持する場合を
示し、図１７（ｂ）は棒２００の中心部２０１で物体を
保持する場合を示す。回転力Ｐを２Ａとすると、図１７
（ａ）の場合には、保持力ＨはＡとなり、図１７（ｂ）
の場合には、保持力Ｈは２Ａとなる。このように、回転
軸Ｏと保持部（当接部分）との間の距離が長くなるほ
ど、保持力は弱くなる。

【００１１】図１５の回転式保持部材２ａにおいては、
保持部４ａの外周部に存在する端縁４１が基板１００の
外周端縁に当接するので、回転軸４０と当接部分との間
の距離が長く、回転力に対する保持力が弱い。

【００１２】一方、図１６の回転式保持部材２ｂにおい
ては、回転軸の近くに存在する突起４２が基板１００の
外周端縁に当接するので、回転軸と当接部分との間の距
離が短く、回転力に対する保持力が強い。しかしなが
ら、基板１００のノッチ部が突起４２の箇所に位置した
ときには、保持部４ｂの端部４３が基板１００の外周端
縁に当接するため、回転軸と当接部分との間の距離が長
くなり、突起４２が当接する場合に比べて回転力に対す
る保持力が弱くなる。

【００１３】したがって、従来の回転式保持部材２ａ，
２ｂを用いた基板回転保持装置では、基板の回転時に基
板と保持部材との間に滑りが生じるおそれがある。本発
明の目的は、常に強い保持力で基板を水平方向に保持す
ることができる基板回転保持装置およびそれを用いた回
転式基板処理装置を提供することである。

【００１４】

【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、基板の外周端縁に当接して基
板の水平位置を規制する複数の保持部材とを備え、複数
の保持部材のうち少なくとも１つの保持部材は、所定の
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、凸状の曲面を有する保持部とからなり、保持部
の曲面は、支持部の回動に伴って基板の外周端縁に当接
するように支持部に回転軸に対して偏心して設けられた
ものである。

【００１５】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
部が、基板の裏面の周縁部を支持する上面部を有し、保
持部が、支持部の上面部に回転軸に対して偏心して設け
られた円柱体からなるものである。

【００１６】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、保持部の直径が基板のノッチ部の寸法よりも大き
いものである。

【００１７】第４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
部が、基板の裏面の周縁部を支持する上面部を有し、保
持部の曲面が、支持部の上面部にほぼ回転軸から外周縁
にかけて形成されたものである。

【００１８】第１〜第４の発明に係る基板回転保持装置
においては、上記少なくとも１つの保持部材の支持部を
回転軸の周りで一方向に回動させることにより保持部の
凸状の曲面が基板の外周端縁に当接し、支持部を回転軸
の周りで逆方向に回動させることにより凸状の曲面が基
板の外周端縁から離れる。この場合、基板の外周端縁へ
の当接部分は凸状の曲面の頂部となり、回転軸と当接部
分との間の距離が短い。したがって、回転力に対する保
持力が強くなる。その結果、基板を強い保持力で水平方
向に保持することができ、基板と保持部材との間に滑り
が生じない。

【００１９】特に、第２の発明に係る基板回転保持装置
においては、支持部の上面部が基板の裏面の周縁部に当
接するとともに、円柱体からなる保持部の外周面が基板
の外周端縁に当接することにより、基板が水平姿勢で支
持されるとともに水平方向に保持される。この場合、支
持部の回転変位量に比較して基板の外周端縁へ向かう方
向への保持部の変位量が小さいので、回転力に対する保
持力がより強くなる。

【００２０】また、第３の発明に係る基板回転保持装置
においては、保持部の直径が基板のノッチ部の寸法より
も大きいので、基板のノッチ部が保持部の箇所に位置し
た場合でも、保持部がノッチ部に入り込まない。したが
って、ノッチ部の位置に関わらず基板を常に同一位置で
かつ同一の保持力で保持することができる。

【００２１】また、第４の発明に係る基板回転保持装置
においては、支持部の上面部が基板の裏面の周縁部に当
接するとともに、保持部の曲面が基板の外周端縁に当接
することにより、基板が水平姿勢で支持されるとともに
水平方向に保持される。この場合、基板への当接部分が
支持部の回転軸と外周縁との間に存在するので、回転軸
と当接部分との間の距離が短くなり、回転力に対する保
持力がより強くなる。

【００２２】第５の発明に係る回転式基板処理装置は、
第１、第２、第３または第４の発明に係る基板回転保持
装置を備えたものである。第５の発明に係る回転式基板
処理装置においては、第１、第２、第３または第４の発
明に係る基板回転保持装置が設けられているので、基板
を強い保持力で水平方向に保持して回転させることがで
きる。したがって、基板の回転時に、基板と保持部材と
の間に滑りが生じない。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例にお
ける基板回転保持装置の斜視図、図２は図１の基板回転
保持装置の平面図である。

【００２４】図１および図２において、円形の回転部材
１は回転軸１ａの周りで回転駆動される。回転部材１の
下方には、リング状磁石１１が回転軸１ａと同軸に配設
されている。回転部材１の上面には、回転軸１ａと同軸
の円周に沿って複数の固定式回転保持部材２および２つ
の回転式保持部材５が取り付けられている。固定式保持
部材２の構成は、図１３に示した固定式保持部材２の構
成と同様である。

【００２５】図３（ａ），（ｂ）は回転式保持部材５の
それぞれ平面図および側面図である。図３に示すよう
に、回転式保持部材５は、円柱状の支持部６およびその
支持部６よりも小さな直径を有する円柱状の保持部７か
らなる。支持部６は、その中心軸と同軸の回転軸６ａの
周りで回動可能に回転部材１（図１および図２参照）に
取り付けられる。保持部７は、支持部６の上面部にその
回転軸６ａに対して偏心して設けられている。すなわ
ち、支持部６の回転軸６ａと保持部７の中心軸７ａとは
所定の距離だけずれている。

【００２６】図４は回転式保持部材およびその下部に取
り付けられた磁石保持部を示す斜視図である。図４に示
すように、回転式保持部材５の支持部６の下部には、回
転軸６ａと同軸の回転軸体８を介して円形の磁石保持部
９が取り付けられている。磁石保持部９の中央には棒状
の永久磁石１０が内蔵されている。

【００２７】図５および図６は図１の基板回転保持装置
の構成および動作を説明するための図であり、（ａ）は
回転式保持部材およびその周辺部の部分断面図、（ｂ）
は回転式保持部材の平面図である。

【００２８】図５（ａ）および図６（ａ）に示すよう
に、回転式保持部材５の回転軸体８は回動軸受け１２を
介して回転部材１に回動自在に支持されている。回動軸
受け１２には、回動摩擦を抑えるために例えばベアリン
グ機構が設けられている。

【００２９】基板１００の処理前および処理後には、図
５（ａ）に示すように、リング状磁石１１が回転部材１
の下方に離れて位置する。このとき、リング状磁石１１
が形成する磁力線Ｂは、永久磁石１０が設置される高さ
において、回転部材１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１の中心部に向かう方向に吸引される。それにより、
図５（ｂ）に示すように、回転式保持部材５は矢印Ｘの
方向に回動し、保持部７の外周面が基板１００の外周端
縁から離れる。

【００３０】基板１００を処理する際には、図６（ａ）
に示すように、リング状磁石１１が上昇して回転部材１
に接近する。したがって、永久磁石１０のＳ極がリング
状磁石１１のＮ極に吸引される。それにより、図６
（ｂ）に示すように、回転式保持部材５が矢印Ｙの方向
に回動し、保持部７の外周面が基板１００の外周端縁に
当接し、基板１００が水平方向に保持される。

【００３１】本実施例の回転式保持部材５においては、
支持部６の回転軸６ａ（図３参照）の近くに存在する保
持部７の外周面が基板１００の外周端縁に当接するの
で、永久磁石１０とリング状磁石１１による回転力に対
する基板１００の保持力が強くなる。

【００３２】しかも、図７に示すように、支持部６の回
転変位量Ｒに対する保持部７の変位量Ｌが小さいので、
回転力に対して大きな保持力が得られる。その結果、基
板１００が保持部７に対して滑りを生じることなく確実
に保持される。

【００３３】また、図８に示すように、基板１００がノ
ッチ部１０１を有する場合、そのノッチ部１０１の開口
の寸法が例えば３ｍｍであるとすると、回転式保持部材
５の支持部６の直径を例えば１６ｍｍに設定し、保持部
７の直径を例えば１０ｍｍに設定する。それにより、保
持部７の箇所にノッチ部１０１が位置しても、保持部７
がノッチ部１０１に入り込まない。したがって、基板１
００のノッチ部１０１の位置に関わらず基板１００をほ
ぼ同一位置で同一の保持力で保持することができる。

【００３４】また、図９に示すように、基板１００がオ
リエンテーションフラット部（直線状切欠き）１０２を
有する場合、回転式保持部材５の箇所にオリエンテーシ
ョンフラット部１０２が位置しても、保持部７がオリエ
ンテーションフラット部１０２に向かう方向に入り込ま
ず、保持部７がオリエンテーションフラット部１０２に
当接しない。したがって、基板１００の領域１０３をブ
ラシで洗浄する際に、回転式保持部材５が洗浄の妨げに
なることはない。

【００３５】さらに、保持部７が突起ではなく曲面で基
板１００の外周端縁に当接するので、保持部７が破損す
るおそれが少ない。図１０および図１１は本発明の第２
の実施例における基板回転保持装置に用いられる回転式
保持部材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側
面図である。

【００３６】図１０および図１１に示すように、回転式
保持部材１５は、円柱状の支持部１６と、曲面部１７ａ
を有する保持部１７とからなる。支持部１６は、その中
心軸と同軸の回転軸１６ａの周りで回動可能に回転部材
に取り付けられる。保持部１７は支持部１６の上面部に
設けられ、曲面部１７ａは、支持部１６の回転軸１６ａ
から外周面にかけてほぼ中央部が凸になるように形成さ
れている。

【００３７】図１０（ａ），（ｂ）に示すように、回転
式保持部材１５が回転軸１６ａの周りで矢印Ｘの方向に
回動すると、保持部１７の曲面部１７ａが基板１００の
外周端縁から離れる。逆に、図１１（ａ），（ｂ）に示
すように、回転式保持部材１５が回転軸１６ａの周りで
矢印Ｙの方向に回動すると、保持部１７の曲面部１７ａ
のほぼ中央部が基板１００の外周端縁に当接する。それ
により、基板１００が水平方向に保持される。

【００３８】本実施例の回転式保持部材１５において
は、回転軸１６ａの近くに存在する曲面部１７ａの頂部
が基板１００の外周端縁に当接するので、強い保持力が
得られる。

【００３９】図１２は第１および第２の実施例の基板回
転保持装置を適用可能な基板処理装置の全体の概略斜視
図である。図１２の基板処理装置は、基板１００に洗浄
処理、塗布処理、現像処理、密着強化処理、加熱処理、
冷却処理等の一連の処理を行うための装置であり、正面
側に第１の基板処理領域３０１を有し、後方側に第２の
基板処理領域３０２を有し、第１の基板処理領域３０１
と第２の基板処理領域３０２との間に搬送領域３０３を
有する。

【００４０】第１の基板処理領域３０１には、基板の洗
浄処理を行う回転式洗浄部（スピンスクラバー）ＳＳ、
処理液の塗布処理を行う回転式塗布部（スピンコータ）
ＳＣおよび現像処理を行う回転式現像部（スピンデベロ
ッパー）ＳＤが配列されている。また、第２の基板処理
領域３０２には、密着強化処理を行う密着強化部ＡＨ、
加熱処理を行う基板加熱部（ホットプレート）ＨＰおよ
び冷却処理を行う基板冷却部（クーリングプレート）Ｃ
Ｐが配置されている。搬送領域３０３には、基板搬送装
置６０が移動自在に設けられている。

【００４１】さらに、この基板処理装置の側部側には、
基板１００の搬入および搬出を行うインデクサＩＮＤが
設けられている。インデクサＩＮＤの移載ロボット６１
は、カセット６２から基板１００を取り出して基板搬送
装置６０に送り出し、逆に、一連の処理が施された基板
１００を基板搬送装置６０からカセット６２に戻す。

【００４２】基板搬送装置６０は、第１の基板処理領域
３０１および第２の基板処理領域３０２の側に進退移動
可能となっており、各処理部との間で処理済みの基板１
００と未処理の基板１００とを交換する。

【００４３】図１２の基板処理装置において、回転式洗
浄部ＳＳ、回転式塗布部ＳＣおよび回転式現像部ＳＤに
第１または第２の実施例の基板回転保持装置が設けられ
る。それにより、回転式洗浄部ＳＳ、回転式塗布部ＳＣ
および回転式現像部ＳＤにおいて、滑りを生じることな
く基板１００を確実に回転保持しつつ所定の処理を施す
ことが可能となる。

【００４４】特に、本発明を回転式洗浄部ＳＳに適用す
ると以下のような効果を生じる。つまり、回転式洗浄部
ＳＳにおいて、図１３に示すように、基板１００が回転
式保持部材５の保持部７により矢印Ｙの方向に保持され
た状態で回転式保持部材５とともに矢印Ｒ１の方向に回
転しているものとする。このとき、ブラシ等の洗浄具
（図示せず）が回転中の基板１００に接すると、基板１
００は回転式保持部材５に対して回転方向とは逆の方向
（矢印Ｒ２の方向）に滑ろうとするが、その滑ろうとす
る方向が保持部７により基板１００が保持される方向と
なる。そのため、洗浄具が回転中の基板１００に接して
いる間は回転式保持部材５による保持力が強くなる。こ
のように、本発明によると、単に保持力を一定に強くす
るのみならず、必要なときだけ保持力を強くすることが
可能となる。

【００４５】なお、本発明の基板回転保持装置は、上記
実施例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、滑りを生じる
ことなく基板を確実に回転保持しつつ基板のエッジ露光
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における基板回転保持装
置の概略斜視図である。

【図２】図１の基板回転保持装置の平面図である。

【図３】図１の基板回転保持装置に用いられる回転式保
持部材の平面図および側面図である。

【図４】図１の基板回転保持装置に用いられる回転式保
持部材および磁石保持部材の斜視図である。

【図５】回転式保持部材の保持部が基板の外周端縁から
離れた状態を示す部分断面図および平面図である。

【図６】回転式保持部材の保持部が基板の外周端縁に当
接した状態を示す部分断面図および平面図である。

【図７】回転式保持部材の支持部の回転変位量と保持部
の変位量との関係を示す平面図である。

【図８】回転式保持部材の保持部と基板のノッチ部との
関係を示す平面図である。

【図９】回転式保持部材と基板のオリエンテーションフ
ラット部との関係を示す平面図である。

【図１０】本発明の第２の実施例における回転式保持部
材の保持部が基板の外周端縁から離れた状態を示す平面
図および側面図である。

【図１１】本発明の第２の実施例における回転式保持部
材の保持部が基板の外周端縁に当接した状態を示す平面
図および側面図である。

【図１２】本発明の第１および第２の実施例における基
板回転保持装置が適用される基板処理装置の全体の概略
斜視図である。

【図１３】本発明を回転式洗浄部に適用した場合の効果
を説明するための図である。

【図１４】従来の基板回転保持装置の平面図である。

【図１５】図１３の基板回転保持装置に用いられる回転
式保持部材の平面図および側面図である。

【図１６】従来の回転式保持部材の他の例を示す平面図
である。

【図１７】回転式保持部材の回転力と保持力との関係を
説明するための図である。

【符号の説明】

１ 回転部材 ２ 固定式保持部材 ３ 基板支持部 ４ 水平位置規制部 ５，１５ 回転式保持部材 ６，１６ 支持部 ７，１７ 保持部 ７ａ 中心軸 ６ａ，１６ａ 回転軸 １７ａ 曲面部

Claims (5)

【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、 前記基板の外周端縁に当接して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、 前記複数の保持部材のうち少なくとも１つの保持部材
   は、所定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、凸状の曲面を有する保持部とか
   らなり、 前記保持部の前記曲面は、前記支持部の回動に伴って前
   記基板の外周端縁に当接するように前記支持部に前記回
   転軸に対して偏心して設けられたことを特徴とする基板
   回転保持装置。
2. 【請求項２】 前記支持部は、前記基板の裏面の周縁部
   を支持する上面部を有し、 前記保持部は、前記支持部の前記上面部に前記回転軸に
   対して偏心して設けられた円柱体からなることを特徴と
   する請求項１記載の基板回転保持装置。
3. 【請求項３】 前記保持部の直径は前記基板のノッチ部
   の寸法よりも大きい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】 前記支持部は、前記基板の裏面の周縁部
   を支持する上面部を有し、 前記保持部の前記曲面は、前記支持部の前記上面部にほ
   ぼ前記回転軸から外周縁にかけて形成されたことを特徴
   とする請求項１記載の基板回転保持装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の基板回
   転保持装置を備えたことを特徴とする回転式基板処理装
   置。