JPH10144774A - 基板保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平姿勢の基板における周縁の複数箇所に作
用する把持具を、基板周縁を係止する基板把持姿勢と、
基板周縁から離れた退避姿勢に切り換える基板保持機構
を備えた基板保持装置を、構造簡単でメンテナンスを行
いやすいものにする。 【解決手段】 基板Ｗの周縁の複数箇所に配備された把
持具６を、縦軸心ａ周りに揺動して基板周縁に接近離反
する揺動アーム７と、その遊端に立設された係止ピン８
とから構成するとともに、揺動アーム７の基端支軸１０
の中心に上下にスライド可能に操作軸１２を挿通し、基
端支軸１０と操作軸１２との間に、操作軸１２の自重に
よる下方変位に伴って、揺動アーム７を基板把持姿勢方
向に揺動させるカム機構１４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示器用のガラス基
板、光ディスク用の基板、などの基板に処理液を供給し
て所定の処理を施す基板処理装置などに用いられるもの
で、特には、基板を水平姿勢に保持する基板保持装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】基板を水平姿勢に保持する装置として
は、基板の裏面を真空吸着するものと、基板の周縁を複
数の挟持爪で挟持するものがある。前者のものは、基板
の裏面に直接に作用するためにパーティクルが付着する
ことがあり、また、基板の裏面処理が困難となるので、
最近では後者のものが多用されている。

【０００３】この後者の基板保持装置は、挟持爪を金属
製のバネによって挟持方向に付勢することで基板を弾性
挟持する構造になっている。このバネを挟持爪の近くに
配備すると、処理液の雰囲気に曝されることによってバ
ネが腐食して基板が金属汚染されるおそれがある。その
ため、例えば特公平３−９６０７号公報に開示されてい
るように、バネを挟持爪から大きく離れた箇所に配備し
て、バネと挟持爪とをリンク機構などを用いて連動連結
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来装置においては、構造が複雑であ
るとともに、メンテナンスも行い難いものであった。

【０００５】本発明は、このような事情に着目してなさ
れたものであって、構造が簡単でメンテナンスを行いや
すい基板保持装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次のような構成をとる。請求項１に係る発
明は、水平姿勢の基板の周縁の複数箇所に作用する把持
具を、基板周縁を係止する基板把持姿勢と、基板周縁か
ら離れた退避姿勢に切り換える基板把持機構を備えた基
板保持装置において、前記基板把持機構は、これを構成
する部材の自重によって基板把持力を発生させるよう構
成してあることを特徴とするものである。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明において、前記把持具は、縦軸心周りに揺動して基板
の周縁に接近した基板把持姿勢および基板の周縁から離
れた退避姿勢をとる揺動アームと、前記揺動アームの遊
端に立設され、基板周縁を係止する係止ピンとを含み、
かつ、前記揺動アームの基端支軸の中心に上下にスライ
ド可能に操作軸を挿通し、前記基端支軸と操作軸との間
に、操作軸の自重による下方への変位に伴って揺動アー
ムを基板把持姿勢方向に揺動させるカム機構を備えたも
のである。

【０００８】請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明において、前記把持具は、基板の周縁を下方から係止
する上下に揺動可能な上爪と、基板の周縁を上方から係
止する上下に揺動可能な下爪とを含み、上爪をその後端
部を支点にして上下に揺動可能に支持するとともに、下
爪をその前後中間部を支点にして上下に揺動可能に支持
し、かつ、上爪の前後中間部位と下爪の後端部位にそれ
ぞれ連結された操作軸を上下動可能に設け、前記両爪が
開いた退避姿勢の状態から、操作軸が自重により下方に
変位することによって、上爪が下方に揺動されるととも
に、下爪が上方に揺動されて基板把持姿勢となるよう構
成したものである。

【０００９】請求項４に係る発明は、請求項１に係る発
明において、前記把持具は、基板の周縁を下方から係止
する固定下爪と、基板の周縁を上方から係止する上下動
可能な可動上爪とを含み、かつ、上下動可能に配備され
た上部把持リングの内周縁から前記可動上爪を基板側に
向けて突設し、上部把持リングが固定下爪から離れた上
方の退避姿勢にある状態から、上部把持リングが自重に
より下方に変位することによって、可動上爪を基板の周
縁に係止させるよう構成したものである。

【００１０】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項１に
係る発明の構成によると、基板の周囲に配備した基板把
持機構を構成する部材を強制的に押し上げ変位させるこ
とで、把持具を基板周縁から離れた退避姿勢にし、この
状態で所定の位置に基板を水平姿勢で搬入する。次い
で、上記部材の押し上げを解除して、この部材を自重で
下方変位させて把持具を基板把持姿勢にし、基板の周縁
を複数箇所において把持具で係止保持する。

【００１１】請求項２に係る発明の構成によると、基板
の周囲に配備した基板把持機構における操作軸を、強制
的に押し上げ変位させることで、揺動アームの遊端に備
えた係止ピンを基板周縁から離れた位置に退避させる。
この状態で所定の位置に基板を水平姿勢で搬入する。次
に、操作軸の強制押し上げを解除して、操作軸を自重で
下方変位させて、カム機構を介して揺動アームを基板把
持姿勢に揺動させ、各揺動アームの係止ピンで基板周縁
の複数箇所を係止する。

【００１２】請求項３に係る発明の構成によると、基板
の周囲に配備した基板把持機構における操作軸を、強制
的に押し上げ変位させることで、上爪および下爪をそれ
ぞれ基板周縁から離れた退避姿勢に切り換える。この状
態で所定の位置に基板を水平姿勢で搬入する。次に、操
作軸の強制押し上げを解除して、操作軸を自重で下方に
変位させて、上爪および下爪をそれぞれ基板把持姿勢に
揺動させ、下爪で基板周縁を下方から係止するととも
に、上爪で基板周縁を上方から係止する。

【００１３】請求項４に係る発明の構成によると、上部
把持リングを強制的に持ち上げることで、この上部把持
リングに備えた可動上爪を基板周縁から離れた位置に退
避させる。この状態で所定の位置に基板を水平姿勢で搬
入し、基板の周縁を固定下爪に受け止め係止させる。次
に、上部把持リングを自重で下降させて、これに備えた
可動上爪で基板周縁を上方から係止する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る基板保持装置
を半導体ウエハなどの円形基板の回転処理装置に適用し
た実施例のいくつかを図面に基づいて説明する。

【００１５】〔第１実施例〕（図１〜図６参照） 図１は、第１実施例に係る回転処理装置の平面図、図２
および図３は基板保持装置の側面図である。

【００１６】図において、符号１は、水平姿勢に保持し
た基板Ｗを回転させるための回転モータである。この回
転モータ１は、外周面に沿って複数個の永久磁石２を埋
設したリング状の回転子３と、この永久磁石２に対向す
る多数のコイル４を組付けたリング状のステータ５とか
らなる。コイル４に交流電流を流して発生する磁場の極
性を切り換え制御することで、ステータ５に対して回転
子３が一定方向に回転駆動されるようになっている。な
お、回転子３とステータ５との嵌合部位には加圧エアー
が供給されて、回転子３が浮動状態に保持されて回転さ
れるようになっている。

【００１７】本実施例に係る基板保持装置は、回転子３
の中央開口内に水平姿勢で搬入された基板Ｗの周縁を複
数箇所（図では３箇所）で係止保持する基板保持機構Ｓ
を備えている。

【００１８】図２，図６に示すように、各基板保持機構
Ｓにはそれぞれ基板Ｗの周縁に作用する把持具６が備え
られている。この把持具６は、縦軸心ａ周りに揺動可能
に回転子３に支持された揺動アーム７と、その遊端に立
設された基板係止ピン８とからなる。基板係止ピン８の
上部には、基板Ｗの周縁を係入する係止溝９が環状に形
成されている。図２，図４に示すように、揺動アーム７
は、筒軸からなる基端支軸１０の上端にネジ１１を介し
て一体回転可能に連結されている。この基端支軸１０
は、回転子３に鉛直に貫通されて前記縦軸心ａを中心に
回転のみ可能に支持されている。また、基端支軸１０の
中心には操作軸１２が上下にスライド自在に挿通されて
いる。周方向３箇所に設けられた各把持具６における操
作軸１２の下端に亘ってリング状の連結部材１３が取り
付けられ、各操作軸１２が同時に上下にスライド変位可
能に構成されている。

【００１９】図５に示すように、各基端支軸１０と操作
軸１２との間には、操作軸１２の上下変位に伴って基端
支軸１０を回転させるカム機構１４が設けられている。
このカム機構１４は、操作軸１２の外周上部に形成され
た縦長のカム溝１５と、揺動アームと基端支軸１０とを
連結する前記ネジ１１から延出したカムフォロアピン１
１ａとからなる。操作軸１２が上下にスライドしてカム
溝１５が上下変位すると、これ係入されたカムフォロア
ピン１１ａが相対的に周方向に変位されるように、カム
溝１５が屈折して形成されている。

【００２０】また、図２に示すように、位置固定された
前記ステータ５の下面の適当箇所（１箇所あるいは複数
箇所）には、エアーシリンダ１６によって天秤式に上下
揺動される操作アーム１７がブラケット１８を介して設
けられている。この操作アーム１７の先端に備えたロー
ラ１７ａが前記連結部材１３の下面に対向配備されてい
る。

【００２１】なお、図２中の１９は、回転子３に取り付
け固定されたリング状のカバーであり、前記揺動アーム
７が、カバー１９の形成されたスリット１９ａ介して揺
動可能に突出されている。また、基板Ｗの金属汚染を防
止するために、基板保持機構Ｓを構成する部品はフッ素
樹脂や炭化けい素で製作されている。

【００２２】この実施例に係る基板保持装置は以上のよ
うに構成されており、図３に示すように、エアーシリン
ダ１６の短縮作動によって操作アーム１７を駆動して連
結部材１３を押し上げ操作することで、各操作軸１２が
上方にスライド変位される。これに伴って各揺動アーム
７が、図４中の仮想線で示すように、時計方向に強制揺
動されて係止ピン８が基板周縁から離れた位置に変位さ
れる。つまり、各基板保持機構Ｓの把持具６が基板Ｗの
周縁から離れた退避姿勢に切り換えられる。

【００２３】そして、図２に示すように、エアーシリン
ダ１６の伸長作動によって操作アーム１７を連結部材１
３から離反させると、各操作軸１２および連結部材１３
が自重によって下方変位する。その結果、図４に示すよ
うに、基端支軸１０と一体化された揺動アーム７が操作
軸１２の下方スライド変位に伴って反時計方向に付勢揺
動され、各係止ピン８が係止溝９を介して基板周縁を係
止する。つまり、各基板保持機構Ｓの保持具６が基板Ｗ
の周縁を係止する基板把持姿勢となるのである。

【００２４】〔第２実施例〕（図７〜図１３参照） 図７は第２実施例に係る回転処理装置の平面図、図８お
よび図９は基板保持装置の側面図である。この例におい
ても、基板保持機構Ｓは、回転モータ１を構成する回転
子３の周方向３箇所に装備される。この例における保持
具６は、上下に揺動する単一の上爪２０とその左右両側
に位置する一対の下爪２１とで構成されている。以下、
図１０，図１１も参照して説明する。上爪２０は、その
後端が回転子３の上面に立設された支持軸２２に支点ｂ
を中心に上下に揺動可能に連結されている。一方、下爪
２１は、その前後中間部が回転子３の上面に立設された
支持軸２３に支点ｃを中心に上下揺動可能に連結されて
いる。

【００２５】また、図１２，図１３に示すように、上爪
２０の前後中間部と下爪２１の後端部とが、回転子３に
上下スライド可能に貫通装着した操作軸２４の上端部２
４ａに、連結軸２５を介して枢支連結されている。各保
持具６における操作軸２４の下端にはリング状の連結部
材２６が取り付けられ、各操作軸２４が同時に上下にス
ライド変位可能に構成されている。なお、図８中の符号
２７は、回転子３に取り付け固定されたリング状のカバ
ーであり、各支持軸２２，２３および操作軸２４がこの
カバー２７からシール状態で貫通されている。

【００２６】この実施例に係る基板保持装置は以上のよ
うに構成されており、図９に示すように、連結部材２６
を図示しないエアーシリンダなどのアクチュエータで押
し上げ操作することによって、各操作軸２４が上方にス
ライド変位される。これに伴って上爪２０が支点ｂを中
心に上方に揺動されるとともに、下爪２１が支点ｃを中
心に下方に揺動され、上爪２０および下爪２１がそれぞ
れ基板周縁から離れた位置に変位される。つまり、各基
板保持機構Ｓの把持具６が基板Ｗの周縁から離れた退避
姿勢に切り換えられる。

【００２７】図８に示すように、連結部材２６の押し上
げを解除して自重下降状態にすることによって、各操作
軸２４が下方にスライド変位される。これに伴って上爪
２０が支点ｂを中心に下方に揺動されるとともに、下爪
２１が支点ｃを中心に上方に揺動される。その結果、左
右の下爪２１の先端が基板Ｗの周縁を下方から係止する
とともに、上爪２０の先端が基板Ｗの周縁を上方から係
止する。つまり、各基板保持機構Ｓの把持具６が基板Ｗ
の周縁を係止する基板把持姿勢となるのである。

【００２８】〔第３実施例〕（図１４〜図１８参照） 図１４は、第３実施例に係る回転処理装置の平面図、図
１５は要部の拡大平面図、図１６および図１７は基板保
持機構の側面図である。この例においても、基板保持機
構Ｓは、回転モータ１を構成する回転子３に装備され
る。この例における把持具６は単一の固定下爪３０と左
右一対の可動上爪３１とからなる。図１８に示すよう
に、固定下爪３０は、回転子３の上面に連結固定された
下部把持リング３２から突設されている。また、可動上
爪３１は、下部把持リング３２の上面に載置される上部
把持リング３３から突設されている。

【００２９】下部把持リング３２の上面には、位置決め
突起３４が設けられるとともに、上部把持リング３３の
下面には、この位置決め突起３４に嵌合する位置決め凹
部３５が形成されている。各基板保持機構Ｓにおいて位
置決め突起３４と位置決め凹部３５とが嵌合することに
よって、上部把持リング３３が下部把持リング３２の上
に同心状に載置されるようになっている。なお、図１
６，図１７中の符号３７，３８は、処理液が回転モータ
１にふりかかるのを防止するためのカバーである。

【００３０】この例においては、図１７に示すように、
図示しないアクチュエータによって上下駆動される複数
個の係止爪３６で上部把持リング３３を係止して持ち上
げ、これによって各把持具６が基板Ｗの周縁から離れた
退避姿勢に切り換えられる。この状態で固定下爪３０の
上に水平姿勢で搬入された基板Ｗの周縁を載せる。その
後、図１６に示すように、上部把持リング３３を下部把
持リング３２の上に同心状に載せ付けることで、可動上
爪３１を基板Ｗの周縁に上方から自重で係止させ、固定
下爪３０と可動上爪３１とで基板Ｗの周縁を上下から挟
持する。つまり、各把持具６が基板Ｗの周縁を係止する
基板把持姿勢となるのである。

【００３１】〔第４実施例〕（図１９〜図２２参照） 図１９および図２０は、第４実施例に係る回転洗浄処理
装置の縦断面図、図２１は要部の横断平面図である。こ
の例において、基板保持機構Ｓは回転軸４０の上端に取
り付けられた回転盤４１の周部の複数箇所に装備され
る。この例における保持具６は両端に位置する一対の固
定下爪４２と、中央にある可動上爪４３とからなる。図
２２に示すように、固定下爪４２は、回転盤４１におけ
る周壁４１ａから内方に向けて突設されている。また、
可動上爪４３は、回転盤４１に上方から載置される上部
把持リング４４の下部から内方に向けて突設されてい
る。さらに、上部把持リング４４には周壁４４ａが設け
られ、この周壁４４ａにフランジ部４４ｂが連設されて
いる。このフランジ部４４ｂが、図１９，図２０に示す
ように、支軸４５を介して昇降される雰囲気遮断盤４６
の周縁に係止されるようになっている。

【００３２】この構成においては、図２０に示すよう
に、雰囲気遮断盤４６を上昇させて上部把持リング４４
を持ち上げることで、各把持具６を基板Ｗの周縁から離
れた退避姿勢に切り換えることができる。また、図１９
に示すように、雰囲気遮断盤４６を下降させて上部把持
リング４４を回転盤４１の周壁４１ａ上に載せかけるこ
とで、固定下爪４２と可動上爪４３との間に基板Ｗの周
縁を係止して、上部把持リング４４の自重で基板Ｗを挟
持することができる。つまり、各把持具６を基板把持姿
勢に切り換えることになるのである。

【００３３】また、図１９に示すように、回転軸４０お
よび支軸４５の内部には、それぞれ洗浄液供給路４７と
ガス供給路４８が形成されている。回転軸４０を介して
基板Ｗを回転させながら、基板Ｗの表裏から洗浄液供給
路４７を介して洗浄液を供給することにより基板Ｗの表
裏面を同時に洗浄するようになっている。また、洗浄後
は、基板Ｗを回転させながら、ガス供給路４８を介して
窒素ガスなどの不活性ガスを回転盤４１と雰囲気遮断盤
４６との間隙に噴射することにより、基板Ｗの表裏を同
時に乾燥するようになっている。なお、回転盤４１の周
壁４１ａ、および上部把持リング４４の周壁４４ａに
は、洗浄液および不活性ガスの排出口４９，５０がそれ
ぞれ形成されている。

【００３４】なお、上記第３実施例および第４実施例に
おいては、上部把持リング３２，４４を自重のみならず
磁石の吸着力をも利用して基板把持力を得るようにし
て、一層、確実に基板把持力を得ることもできる。ま
た、上記各実施例は、基板Ｗを回転処理する場合を例示
しているが、回転しないで処理する装置や、あるいは基
板Ｗを把持して搬送する基板搬送装置に適用することも
可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が期待
できる。請求項１に係る発明によると、基板把持機構を
構成する部材の自重を利用して基板把持力を得ているの
で、把持具を基板把持姿勢にするためのバネが不要にな
るとともに、把持具と、これから遠く離して設けたバネ
とを連動連結するための機構も不要となり、簡単な構造
で基板を把持することができる。また、構造が簡単なた
めに、清掃や点検などのメンテナンスも簡単に行うこと
ができる。

【００３６】請求項２に係る発明によると、把持具が水
平移動して基板周縁から離れた退避姿勢に切り換わるの
で、基板保持箇所の周囲を大きく開放することができ、
請求項１に係る発明の上記効果をもたらすとともに、基
板の搬入搬出を容易に行うことができる。

【００３７】請求項３に係る発明によると、上爪と下爪
をそれぞれ支点周りの単純な揺動のみにより開閉させる
ので、その作動抵抗が少なく、請求項１に係る発明の上
記効果をもたらすとともに、把持具の切り換えを円滑に
行うことができる。

【００３８】請求項４に係る発明によると、可動上爪を
備えた上部把持リングを自重下降させて基板把持力を得
るものであるから、構造が極めて簡単であり、請求項１
に係る発明の上記効果を特に顕著に発揮させることがで
きるとともに、回転部やスライド部のような機械的な摺
動部が存在しないために、部材間の摺動に伴うパーティ
クルの発生がなく、基板汚損を防止する上で有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例における基板処理装置の一部切り欠
き平面図である。

【図２】第１実施例における基板保持機構の基板保持状
態を示す縦断側面図である。

【図３】第１実施例における基板保持機構の開放状態を
示す側面図である。

【図４】第１実施例における基板保持機構の要部を示す
一部切り欠き平面図である。

【図５】第１実施例における基板保持機構の要部を示す
縦断正面図である。

【図６】第１実施例における基板保持機構の要部を示す
斜視図である。

【図７】第２実施例における基板処理装置の平面図であ
る。

【図８】第２実施例における基板保持機構の基板保持状
態を示す縦断側面図である。

【図９】第２実施例における基板保持機構の開放状態を
示す側面図である。

【図１０】第２実施例における基板保持機構の分解斜視
図である。

【図１１】第２実施例における基板保持機構の要部平面
図である

【図１２】第２実施例における基板保持機構の要部正面
図である。

【図１３】図１１におけるｄ−ｄ線断面図である。

【図１４】第３実施例における基板処理装置の平面図で
ある。

【図１５】第３実施例における基板保持機構の要部拡大
平面図である。

【図１６】第３実施例における基板保持機構の基板保持
状態を示す側面図である。

【図１７】第３実施形態における基板保持機構の開放状
態を示す側面図である。

【図１８】第３実施例における基板保持機構の部分斜視
図である。

【図１９】第４実施例における基板処理装置の縦断側面
図である。

【図２０】第４実施例における基板処理装置の開放状態
を示す縦断側面図である。

【図２１】図１９におけるｅ−ｅ線断面図である。

【図２２】第４実施例における基板保持機構の要部斜視
図である。

【符号の説明】

６ … 把持具 ７ … 揺動アーム ８ … 係止ピン １０ … 基端支軸 １２ … 操作軸 １４ … カム機構 ２０ … 上爪 ２１ … 下爪 ２４ … 操作軸 ３０ … 固定下爪 ３１ … 可動上爪 ３３ … 上部把持リング ４２ … 固定下爪 ４３ … 可動上爪 ４４ … 上部把持リング ａ … 縦軸心 ｂ … 支点 ｃ … 支点 Ｗ … 基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平姿勢の基板の周縁の複数箇所に作用
   する把持具を、基板周縁を係止する基板把持姿勢と、基
   板周縁から離れた退避姿勢に切り換える基板把持機構を
   備えた基板保持装置において、 前記基板把持機構は、これを構成する部材の自重によっ
   て基板把持力を発生させるよう構成してあることを特徴
   とする基板保持装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板保持装置におい
   て、前記把持具は、縦軸心周りに揺動して基板の周縁に
   接近した基板把持姿勢および基板の周縁から離れた退避
   姿勢をとる揺動アームと、前記揺動アームの遊端に立設
   され、基板周縁を係止する係止ピンとを含み、かつ、前
   記揺動アームの基端支軸の中心に上下にスライド可能に
   操作軸を挿通し、前記基端支軸と操作軸との間に、操作
   軸の自重による下方への変位に伴って揺動アームを基板
   把持姿勢方向に揺動させるカム機構を備えた基板保持装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の基板保持装置におい
   て、前記把持具は、基板の周縁を下方から係止する上下
   に揺動可能な上爪と、基板の周縁を上方から係止する上
   下に揺動可能な下爪とを含み、上爪をその後端部を支点
   にして上下に揺動可能に支持するとともに、下爪をその
   前後中間部を支点にして上下に揺動可能に支持し、か
   つ、上爪の前後中間部位と下爪の後端部位にそれぞれ連
   結された操作軸を上下動可能に設け、前記両爪が開いた
   退避姿勢の状態から、操作軸が自重により下方に変位す
   ることによって、上爪が下方に揺動されるとともに、下
   爪が上方に揺動されて基板把持姿勢となるよう構成して
   ある基板保持装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の基板保持装置おいて、
   前記把持具は、基板の周縁を下方から係止する固定下爪
   と、基板の周縁を上方から係止する上下動可能な可動上
   爪とを含み、かつ、上下動可能に配備された上部把持リ
   ングの内周縁から前記可動上爪を基板側に向けて突設
   し、上部把持リングが固定下爪から離れた上方の退避姿
   勢にある状態から、上部把持リングが自重により下方に
   変位することによって、可動上爪を基板の周縁に係止さ
   せるよう構成してある基板保持装置。