(57)【要約】【課題】基板処理に係る全体の時間を短縮することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る基板処理装置１は、基板回転軸Ａ１を中心に回転プレート３ｃと共に回転するように設けられ、個々のピン回転軸Ａ２を中心に回転し、個々のピン２１により基板Ｗを把持する複数のクランプ部３ｄと、基板回転軸Ａ１を中心に回転プレート３ｃと共に及び個別に回転するように設けられ、個々のクランプ部３ｄを個々のピン回転軸Ａ２を中心に同期させて回転させる同期リング（外輪２４ａ及び親歯車３ｆ）と、基板回転軸Ａ１を中心に回転プレート３ｃと共に及び個別に回転するように設けられた慣性リング４４と、同期リングの基板回転軸Ａ１を中心とする慣性モーメント及び慣性リング４４の基板回転軸Ａ１を中心とする慣性モーメントが釣り合うように同期リング及び慣性リング４４を連係させるリンクアーム４６とを備える。【選択図】図１
2019186529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板回転軸を中心として回転する回転体と、
前記基板回転軸を中心として前記回転体と共に回転するように設けられ、それぞれピン回転軸を中心として回転し、それぞれ有する個々のピンを基板の周端面に当接させてその基板を把持する複数のクランプ部と、
前記基板回転軸を中心として前記回転体と共に及び個別に回転するように設けられ、前記複数のクランプ部をそれぞれのピン回転軸を中心として同期させて回転させる同期部材と、
前記基板回転軸を中心として前記回転体と共に及び個別に回転するように設けられた慣性部材と、
前記同期部材の基板回転軸を中心とする慣性モーメント及び前記慣性部材の基板回転軸を中心とする慣性モーメントが釣り合うように前記同期部材及び前記慣性部材を連係させるリンク部材と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記回転体に設けられた支点部材を備え、
前記同期部材は、同期ピンを有し、
前記慣性部材は、慣性ピンを有し、
前記同期ピンと前記慣性ピンは、前記支点部材を挟んで対向するように配置されており、
前記リンク部材は、前記支点部材に回転可能に設けられ、前記同期ピンと前記慣性ピンとに掛けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記同期部材は、前記クランプ部ごとの前記ピンが前記基板の周端面を押すように前記複数のクランプ部を回転させる回転方向に付勢部材によって付勢されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記同期部材の基板回転軸を中心とする慣性モーメント及び前記慣性部材の基板回転軸を中心とする慣性モーメントは同じ大きさであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記同期ピンと前記慣性ピンは、前記支点部材を挟んで対向し、前記支点部材からの距離が同じになるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記同期ピンと前記慣性ピンは、前記リンク部材に対して滑り移動可能になっていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記支点部材に設けられたコマを備え、
前記慣性部材は、前記コマにより支持されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記同期部材は、前記クランプ部に歯車を介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記慣性部材は、リング状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程には、ウェーハやガラス板などの基板に回路パターンを形成する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主に液体を使用するウェットプロセスにはスピン処理装置が用いられ、薬液処理や洗浄処理、乾燥処理などが基板に対して実行される。スピン処理装置は、基板の周端面（外周面）を把持し、基板中心に直交する基板回転軸を中心として基板を回転させ、その回転する基板に処理液（例えば薬液や純水など）を供給する。
【０００３】
スピン処理装置は、通常、基板を保持して回転させる回転テーブルを備えている。この回転テーブルには、基板の周端面に接触して基板を把持する複数の保持ピン（クランプピン）が設けられている。これらの保持ピンは偏心回転するようになっており、各保持ピンの下端には、それぞれ子歯車が設けられている。そして、回転テーブルの回転軸を中心に回転する親歯車は、各子歯車と噛み合うように回転テーブル内に設けられている。この親歯車は、回転テーブルの回転軸との間にベアリングを介して設置されており、回転テーブル内に存在するバネで反時計回り（所定方向の一例）に引っ張られている状態である。この状態は、親歯車と噛み合う各子歯車が時計回りに回転することで、各保持ピンが基板の周端面を押さえつけて把持している状態である。
【０００４】
なお、前述の回転テーブルの下側には、回転テーブルとは切り離されたシリンダが設けられている。基板把持を解除する場合には、シリンダの停止ピンが上昇し、その停止ピンで親歯車が係止され、親歯車が動かない状態で回転テーブルが反時計回りに回転させられる。これにより、回転テーブルと共に回転して移動する各保持ピンは、親歯車の周りを反時計回りに移動して偏心回転し、基板の周端面から離れる。
【０００５】
前述のように、親歯車は、バネの力で所定方向に引っ張られている状態である。基板処理では、処理液の種類に応じて回転テーブルの回転数（回転速度）が変更される。この回転数が変更されるとき、急な加速又は減速が生じるため、回転テーブル内に発生する慣性力によって、バネに引っ張られている方向と逆方向の力が親歯車に一時的に加わり、保持ピンが基板の周端面から離れることがある。このため、回転テーブルの回転数を変更したとき、保持ピンが基板の周端面から離れ、あるいは、保持ピンが基板の周端面を押さえつける力が弱くなる。これにより、基板が保持ピンに対して滑る状態が発生したり、基板が回転テーブルから外れたりすることがある。このような不具合の発生を回避するため、現状では回転テーブルの回転の加速度が抑えられており、基板処理に係る全体の時間が長くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３２７３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、基板処理に係る全体の時間を短縮することができる基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係る基板処理装置は、
基板回転軸を中心として回転する回転体と、
前記基板回転軸を中心として前記回転体と共に回転するように設けられ、それぞれピン回転軸を中心として回転し、それぞれ有する個々のピンを基板の周端面に当接させてその基板を把持する複数のクランプ部と、
前記基板回転軸を中心として前記回転体と共に及び個別に回転するように設けられ、前記複数のクランプ部をそれぞれのピン回転軸を中心として同期させて回転させる同期部材と、
前記基板回転軸を中心として前記回転体と共に及び個別に回転するように設けられた慣性部材と、
前記同期部材の基板回転軸を中心とする慣性モーメント及び前記慣性部材の基板回転軸を中心とする慣性モーメントが釣り合うように前記同期部材及び前記慣性部材を連係させるリンク部材と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、基板処理に係る全体の時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るチャック機構（基板把持状態）の概略構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係るチャック機構（把持解除状態）の概略構成を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る釣合機構の概略構成を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る慣性リングの設計を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態に係るチャック機構（基板把持状態）の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１から図５を参照して説明する。
【００１２】
図１に示すように、第１の実施形態に係る基板処理装置１は、中央に貫通孔２ａを有するベース体２と、そのベース体２の上方に回転可能に設けられた回転テーブル３と、その回転テーブル３の駆動源となるモータ４と、回転テーブル３を囲む環状の液受け部５と、モータ４を制御する制御装置６とを備えている。
【００１３】
回転テーブル３は、モータ４からの動力を伝える円筒状の伝動体３ａと、各部を覆うカバー３ｂと、伝動体３ａの上端側に固定されたリング状の回転プレート３ｃとを備えている。さらに、回転テーブル３は、図１、図２及び図３に示すように、基板Ｗを把持する複数（例えば六個）のクランプ部３ｄと、各クランプ部３ｄの下部に個別に設けられた複数（例えば六個）の子歯車３ｅと、それらに噛み合う親歯車３ｆと、慣性モーメントの釣り合いを実現するための釣合機構３ｈとを備えている。なお、回転プレート３ｃは回転体の一例である。また、ベース体２には、基板把持を解除するための把持解除機構３ｇが固定配置される。
【００１４】
図１に戻り、モータ４は、筒状の固定子４ａと、この固定子４ａ内に回転可能に挿入された筒状の回転子４ｂにより構成されている。固定子４ａはベース体２の下面に取り付けられており、回転子４ｂの上端側はベース体２の貫通孔２ａ内に位置している。モータ４は、回転テーブル３を回転させるための駆動源の一例である。このモータ４は、電気的に制御装置６に接続されており、制御装置６の制御に応じて駆動される。
【００１５】
液受け部５は、基板Ｗから飛散した処理液や流れ落ちた処理液を受け取る環状の可動液受け部５ａ及び環状の固定液受け部５ｂにより構成されている。この液受け部５は、回転テーブル３を囲むように形成されている。可動液受け部５ａは、例えばシリンダなどの昇降機構（図示せず）により上下方向に移動することが可能に構成されている。固定液受け部５ｂはベース体２の上面に固定されており、固定液受け部５ｂの底面には処理液（例えば、薬液や純水など）を回収する複数の配管５ｃが接続されている。
【００１６】
伝動体３ａは、その中心軸がモータ４の回転軸に一致するようにモータ４の回転子４ｂの上端に固定されている。このため、伝動体３ａはモータ４の駆動によって回転することになる。伝動体３ａ及びモータ４の回転中心軸が基板回転軸Ａ１となる。
【００１７】
伝動体３ａ及び回転子４ｂは中空軸であり、これら伝動体３ａ及び回転子４ｂの内部空間には、非回転の保持筒１１が設けられている。この保持筒１１の上部には、ノズルヘッド１２が設けられており、このノズルヘッド１２には、各クランプ部３ｄにより把持された基板Ｗの裏面（図１中の下面）に向けて処理液（例えば、薬液や純水など）を吐出するノズル１２ａが形成されている。基板Ｗの裏面で反射した処理液の一部は、排出配管１３を通って外部に排出される。なお、基板Ｗの表面（図１中の上面）に処理液を供給するノズル（図示せず）も回転テーブル３の上方に設けられている。
【００１８】
カバー３ｂは、下面開口のケース状に形成されており、回転プレート３ｃと共に回転するように回転プレート３ｃに取り付けられている。このカバー３ｂは、伝動体３ａの回転と共に回転する部品を覆って乱流の発生を防止する。カバー３ｂには、ノズルヘッド１２のノズル１２ａから吐出された処理液を上部に通過させるための開口部１４と、クランプ部３ｄごとに貫通孔１５が形成されている。
【００１９】
回転プレート３ｃは、各クランプ部３ｄを個別に保持する複数の支持筒部１６を有している。この回転プレート３ｃは、伝動体３ａの外周面に固定されて一体となっており、伝動体３ａと共に回転する。このため、回転プレート３ｃが保持する各クランプ部３ｄも伝動体３ａの回転中心軸、すなわち基板回転軸Ａ１を中心として回転プレート３ｃと共に回転する。なお、各支持筒部１６は、円板状の回転プレート３ｃの外周側で基板回転軸Ａ１を中心とする円上に等間隔で設けられている。
【００２０】
クランプ部３ｄは、図１から図３に示すように、基板Ｗに接触するクランプピン２１と、そのクランプピン２１を保持して回転する回転板２２と、その回転板２２を保持して回転するピン回転体２３とを備えている。クランプピン２１は逆テーパ状に形成されており、ピン回転体２３の回転中心軸（基板回転軸Ａ１に平行な回転中心軸）、すなわちピン回転軸Ａ２から一定距離偏心させて回転板２２上に固定されている。このクランプピン２１は、ピン回転体２３の回転に応じて、ピン回転軸Ａ２に対し偏心して回転する。ピン回転体２３は、回転プレート３ｃの支持筒部１６によって回転することが可能に保持されている。このピン回転体２３の下端には子歯車３ｅが固定されており、基板回転軸Ａ１を回転軸とする親歯車３ｆにかみ合っている。この親歯車３ｆは、伝動体３ａに固定された軸受（例えば、ベアリング）２４に設けられ、伝動体３ａ周りに回転することが可能になっている。
【００２１】
これにより、クランプ部３ｄに対して相対的に親歯車３ｆが基板回転軸Ａ１周りに回転すると、その親歯車３ｆにかみ合う各子歯車３ｅが回転し、クランプ部３ｄごとのピン回転体２３が全て同期してピン回転軸Ａ２周りに回転する。親歯車３ｆが基板Ｗを把持するための回転方向に回転した場合には、各クランプ部３ｄの個々のクランプピン２１が全て同期して偏心回転し、基板Ｗの周端面（外周面）に当接して、基板Ｗの中心を基板回転軸Ａ１上にセンタリングしつつ基板Ｗを把持する（図２に示す状態）。このように各クランプ部３ｄを動作させることで、基板Ｗの中心を基板回転軸Ａ１上に位置付けるセンタリングを行って基板Ｗを把持するチャック機構が実現されている。
【００２２】
第１の実施形態では、平面視において、各ピン回転体２３が時計回りに回転することで、各クランプピン２１が基板Ｗを把持する。親歯車３ｆが、各クランプ部３ｄに対して相対的に反時計回りに回転すると各ピン回転体２３が時計回りに回転する。
【００２３】
親歯車３ｆの下方には、複数（例えば二本）のクランプバネ２５が回転プレート３ｃとの間で接続されている。これにより、親歯車３ｆは、回転プレート３ｃに保持される各ピン回転体２３を時計回りに回転させる方向に付勢される。したがって、親歯車３ｆと噛み合っている各子歯車３ｅ及び各クランプピン２１は基板Ｗを把持するための回転方向に均一に付勢されている。なお、クランプバネ２５は付勢部材の一例である。クランプバネ２５の一端は、親歯車３ｆに固定されたバネポスト２６に掛けられており（図１参照）、その他端は回転プレート３ｃに固定されたバネポスト２７に掛けられている。このようなクランプバネ２５は、基板回転軸Ａ１を中心として対向する位置に設けられている。各クランプバネ２５のバネ力が親歯車３ｆから各子歯車３ｅに伝えられ、各クランプピン２１がピン回転軸Ａ２に対して偏心回転し、基板Ｗの周端面を押さえつけることで基板Ｗを把持する。
【００２４】
このように、親歯車３ｆは、回転プレート３ｃに対し基板回転軸Ａ１を中心として個別に回転する。また、各クランプピン２１で基板Ｗを把持している状態では、クランプバネ２５によって回転プレート３ｃと親歯車３ｆとは係止され（両者がバネにより一体になっており）、親歯車３ｆは回転プレート３ｃと共に回転する。つまり、親歯車３ｆは、基板回転軸Ａ１を中心として回転プレート３ｃと共に、及び個別に回転可能に設けられている。
【００２５】
把持解除機構３ｇは、図１に示すように、シリンダ３１と、停止ピン３２とを有している。シリンダ３１は、上下に移動するシリンダ軸３１ａを有している。停止ピン３２は、シリンダ軸３１ａの先端に設けられている。シリンダ３１のシリンダ軸３１ａが上昇すると、そのシリンダ軸３１ａの先端の停止ピン３２も上昇し、その停止ピン３２で親歯車３ｆが係止される。この親歯車３ｆが動かない状態で回転プレート３ｃが所定方向（例えば、反時計回り）に回転すると、回転プレート３ｃと共に回転する各クランプ部３ｄは、回転プレート３ｃの回転方向と同じ方向に親歯車３ｆの周りを移動する。このとき、各クランプピン２１は基板Ｗを把持するときの方向と逆方向にピン回転軸Ａ２に対して偏心回転し、基板Ｗの周端面から離れる（図３に示す状態）。なお、シリンダ３１は、制御装置６に電気的に接続されており、制御装置６による制御に応じて駆動する。
【００２６】
釣合機構３ｈは、図１から図４に示すように、複数の同期ピン４１と、複数の支点部材４２と、複数の回転コマ４３と、慣性リング４４と、複数の慣性ピン４５と、複数のリンクアーム４６とを有している。同期ピン４１、支点部材４２、回転コマ４３、慣性ピン４５及びリンクアーム４６の個数はそれぞれ四つであるが、それらの数は限定されるものではなく、例えば、それぞれ一つや二つ、三つでも良く、五つ以上でも良い。
【００２７】
ここで、慣性リング４４は慣性部材の一例であり、リンクアーム４６はリンク部材の一例である。また、軸受２４の外輪２４ａと、その外輪２４ａに取り付けられている親歯車３ｆが一体で回転するため、外輪２４ａと親歯車３ｆは同期リングを構成し、基板回転軸Ａ１を中心とする慣性モーメントを有することになる。この同期リングは同期部材の一例である。
【００２８】
各同期ピン４１は、親歯車３ｆにおける軸受２４側（基板回転軸Ａ１側）に位置付けられ、基板回転軸Ａ１を中心とする円周上に等間隔で設けられている。また、各同期ピン４１は、各支点部材４２から所定の距離を有するように離されて設けられている。これらの同期ピン４１は、例えば円柱状に形成されており、親歯車３ｆの上面に形成されている。各同期ピン４１には、回転テーブル３の回転（基板回転）の加速又は減速時に同期リングの慣性モーメントで生じたトルクによる力が作用する。
【００２９】
各支点部材４２は、回転プレート３ｃにおける軸受２４側（基板回転軸Ａ１側）に位置付けられ、基板回転軸Ａ１を中心とする円周上に等間隔で設けられている。これらの支点部材４２は、例えば円柱状に形成されており、回転プレート３ｃの下面に形成されている。各支点部材４２は、回転プレート３ｃに固定されて取り付けられており、回転テーブル３の回転（基板回転）の加速や減速時、基板Ｗと一体で加速又は減速動作を行う。
【００３０】
各回転コマ４３は、それぞれ各支点部材４２の下端に回転可能に設けられており（図１や図４参照）、慣性リング４４を支持している。これらの回転コマ４３により、慣性リング４４は親歯車３ｆと個別に回転可能である。
【００３１】
慣性リング４４は、基板回転軸Ａ１を中心として回転プレート３ｃと共に、及び個別に回転可能に設けられている。この慣性リング４４は、前述の同期リング（外輪２４ａ及び親歯車３ｆ）と同じ大きさの、基板回転軸Ａ１を中心とする慣性モーメントを有している（詳しくは、後述する）。
【００３２】
各慣性ピン４５は、慣性リング４４の基板回転軸Ａ１を中心とする円周上に等間隔で設けられている。これらの慣性ピン４５は、例えば円柱状に形成されており、慣性リング４４の上面に形成されている。また、慣性ピン４５は、支点部材４２から所定の距離を有するように離されて設けられている。各慣性ピン４５には、回転テーブル３の回転（基板回転）の加速又は減速時に慣性リング４４の慣性モーメントで生じたトルクによる力が作用する。なお、本実施形態において、支点部材４２から同期ピン４１までの距離と支点部材４２から慣性ピン４５までの距離は同じに設定されている。
【００３３】
各リンクアーム４６は、回転プレート３ｃのスピン回転と同期して回転する各支点部材４２に個別に回転可能に取り付けられている。これにより、各リンクアーム４６は、それぞれの支点部材４２を支点として回転可能になっている。
【００３４】
これらのリンクアーム４６には、それぞれ支点部材４２を間にして対向する位置に切欠き部４６ａが形成されている（図２から図４参照）。各リンクアーム４６において、切欠き部４６ａの一方に同期ピン４１が挿入され、他方に慣性ピン４５が挿入される。これにより、同期ピン４１と慣性ピン４５とは、リンクアーム４６に対して滑り移動可能になっている。このようなリンクアーム４６は、基板回転軸Ａ１を中心とする、同期リング（外輪２４ａ及び親歯車３ｆ）の慣性モーメント及び慣性リング４４の慣性モーメントが釣り合うように同期リング及び慣性リング４４を連係させる。すなわち、同期リング及び慣性リング４４は連動することが可能になっている。
【００３５】
ここで、前述のように、慣性リング４４は、基板回転軸Ａ１周りに回転できるリング部材で、同期リング（外輪２４ａ及び親歯車３ｆ）と同じ大きさの慣性モーメントを有している。このため、基板回転が加速又は減速する場合、同期リングと慣性リング４４は同じトルク値を発生し、それらの力が各同期ピン４１と各慣性ピン４５とに作用する。これらのピン４１、４５は、それぞれ各支点部材４２を挟んでその両側に対向して配置されており、同じ慣性モーメントによる力を受けるため、同期リングと慣性リング４４は、互いに釣り合い、慣性力によって相対的に回転することが阻止される。つまり、同期リングと慣性リング４４は、それぞれにかかる慣性力によって回転する動きが、互いをつなぐリンクアーム４６が設けられることによって、互いの慣性力を打消し合う動きになる。これによって、同期リングと慣性リング４４は、互いにバランスを取る状態となる。このバランスは、加速度の値によらず常に成立するため、基板回転の加速中及び減速中のいずれでも、慣性モーメントによる力が各クランプバネ２５に作用することを阻止することができる。
【００３６】
（慣性リングの設計）
前述の慣性リング４４を設計する方法について説明する。
【００３７】
図５に示すように、スピン加減速時の角加速度をｄω／ｄｔとし、同期リング（外輪２４ａ及び親歯車３ｆ）に生じるトルクをＴ１、慣性リング４４に生じるトルクをＴ２、外輪２４ａの基板回転軸Ａ１を中心とする慣性モーメントをＩ０、同期リングの基板回転軸Ａ１を中心とする慣性モーメントをＩ１、慣性リング４４の基板回転軸Ａ１を中心とする慣性モーメントをＩ２とすると、Ｔ１＝（Ｉ１＋Ｉ０）・ｄω／ｄｔとなり、Ｔ２＝Ｉ２・ｄω／ｄｔとなる。なお、参考として、Ｔ１＝Ｆ１（同期リングにかかる力）・Ｌ１（支点部材４２から同期ピン４１までの長さ）であり、Ｔ２＝Ｆ２（慣性リング４４にかかる力）・Ｌ２（支点部材４２から慣性ピン４５までの長さ）である。
【００３８】
リンクアーム４６における支点の両側には、同期リングのトルクＴ１と、慣性リング４４のトルクＴ２とが作用する。両者のトルクＴ１とトルクＴ２とが等しければ、両方の同期リングと慣性リング４４は、釣り合って相互に回転することが無く、回転テーブル３のスピン回転と一体で加速又は減速することになる。
【００３９】
つまり、Ｔ１＝Ｔ２とすれば、慣性リング４４の慣性モーメントＩ２（ｋｇｍ２）及び質量Ｍ２（ｋｇ）は、Ｉ２＝Ｉ１＋Ｉ０と、Ｍ２＝２・（Ｉ１＋Ｉ０）／Ｒ２２（Ｒ２：慣性リング４４の半径）の式から、求められる。これらの慣性モーメントＩ２及び質量Ｍ２を有するように慣性リング４４を設計しておけば、基板Ｗのセンタリング動作を行うチェック機構でも、モータ４の加減速による基板把持力の変化を無くすことができ、高加速及び高減速動作が可能になる。また、基板把持動作や基板把持解除動作を行う場合でも、慣性リング４４は親歯車３ｆの回転（同期リングの回転）とは逆方向に回転するだけであり、モータ４や停止ピン３２などの他の機構の動作に影響を及ぼすことはなく、機構を変更する必要はない。
【００４０】
（基板処理工程）
次に、前述の基板処理装置１が行う基板処理（基板処理工程）の流れについて説明する。なお、回転プレート３ｃの回転数（回転速度）や液供給時間などの処理条件はあらかじめ設定されているが、操作者によって任意に変更可能である。
【００４１】
基板処理では、基板Ｗが各クランプ部３ｄにより把持されると、回転テーブル３がモータ４により回転して基板Ｗが平面内で回転する。図示しないノズルにより基板Ｗの上面に、又はノズル１２ａ（図１参照）により基板Ｗの下面に、あるいは基板Ｗの両面に処理液が流されながら処理が進められる。液処理時には可動液受け部５ａは上昇している。各クランプ部３ｄは、回転プレート３ｃと伝動体３ａを介してモータ４の回転子４ｂに接続されており、モータ４の回転と一体的に回転する。その後、薬液処理やリンス処理が終了した基板Ｗが高速回転により乾燥し、その乾燥後、液処理時に上昇していた可動液受け部５ａが下降し、回転テーブル３が停止する。
【００４２】
次いで、シリンダ３１はシリンダ軸３１ａを上昇させて停止ピン３２を親歯車３ｆと干渉する高さまで上げた状態にし、モータ４が所定角度回転して回転プレート３ｃを所定方向（例えば、平面視で反時計回り）に回転させる。これにより、各クランプ部３ｄおよび親歯車３ｆが所定方向（例えば、反時計回り）に回転する。この回転での移動途中で、親歯車３ｆが、上昇した停止ピン３２に当たり、親歯車３ｆは回転を停止する。引き続き、各子歯車３ｅが親歯車３ｆ周りに所定方向（例えば、反時計回り）に移動する。これにより、各クランプピン２１は基板Ｗを把持するときの方向と逆方向にピン回転軸Ａ２に対して偏心回転し、基板Ｗの周端面から同時に離れて基板把持が解除される。把持が解除された基板Ｗは、基板交換ロボットにより新たな基板Ｗに交換され、再度、モータ４が前述と逆方向に所定角度回転して各子歯車３ｅが親歯車３ｆ周りに移動する。これにより、各クランプピン２１は基板Ｗを把持するときの方向にピン回転軸Ａ２に対して偏心回転し、基板Ｗの周端面に当接して基板Ｗを把持する。各クランプピン２１が基板Ｗの周端面に当接した後、引き続き、各子歯車３ｅが移動すると各子歯車３ｅとともに親歯車３ｆも同じ方向に移動する。これにより、親歯車３ｆが停止ピン３２から離れる。この状態が確認されたら、シリンダ３１はシリンダ軸３１ａを下降させて停止ピン３２を下げ、次の処理が開始される。
【００４３】
ここで、基板Ｗを処理する場合には、処理液を効率的に使用することに適した液量と回転数（回転速度）が用いられる。例えば、リンス処理では、できるだけ短時間でかつリンス液量を少なくできる回転数が用いられる。最終的な乾燥では、基板Ｗの液滴を速やかに飛散させて基板Ｗを乾燥させることができる回転数が必要であるが、基板回転で生じる気流により、乾燥後の基板Ｗに、一度飛散させた液滴やミストが戻ってくるような回転数は避ける必要がある。なお、基板処理時間の短縮のため、各工程を必要十分な最小時間で終了することが求められており、さらに、各工程間の切替時間も短縮することが求められている。
【００４４】
前述の基板処理工程において、基板Ｗを把持する場合には、子歯車３ｅの回転が全て同じ角度で回転するため、基板Ｗを把持する各クランプピン２１は基板Ｗを基板回転軸Ａ１に対してセンタリングしながら把持する。このときの親歯車３ｆの回転動作は、クランプバネ２５の縮む力で行われるため、基板Ｗを把持した各クランプピン２１には、クランプバネ２５に残っている縮む力が常に作用している。各クランプピン２１は、親歯車３ｆで同期回転するため、基板Ｗへの外力の作用により一本のクランプピン２１に集中して力が作用した場合でも、全てのクランプピン２１を開く力であるバネ力以上の力が作用しなければ、基板把持を解除することはできない。このような同期動作は親歯車３ｆによって行われる。
【００４５】
前述のチャック機構において、釣合機構３ｈが存在しない場合には、基板Ｗを把持して回転するときの加速度が大きいと（短時間加速）、主に親歯車３ｆの慣性モーメントが、把持力を出しているクランプバネ２５に慣性力を作用させる。このとき、基板回転の角加速度（角速度の時間変化量）をｄω／ｄｔとし、親歯車の基板回転軸Ａ１を中心とする慣性モーメントをＩとすると、親歯車に作用する慣性トルクＴは、Ｔ＝Ｉ・ｄω／ｄｔとなる。この慣性トルクが基板把持力を出しているクランプバネ２５に作用することで、基板把持力は基板回転の加速又は減速時に慣性トルクに応じて変化する。基板回転軸Ａ１を中心としてクランプバネ２５の取付半径をＲｓとすると、クランプバネ２５に作用する力Ｆは、Ｆ＝Ｔ／Ｒｓとなる。
【００４６】
したがって、釣合機構３ｈが存在しない場合、反時計回りに基板Ｗを回転させると、加速時には基板把持力が前述の力Ｆの分だけ弱くなり、逆に減速時には基板把持力が前述の力Ｆの分だけ強くなる。このため、加速時に基板把持力が弱くなって基板Ｗが滑る、あるいは、基板Ｗを落とす可能性がある。また、減速時に基板把持力が強くなって基板Ｗが破損する可能性がある。これらの不具合を避けるためには、加速又は減速をゆっくり行う必要があるが、基板処理に係る時間（切替時間も含む）が長くなってしまう。
【００４７】
一方、前述の釣合機構３ｈが存在する場合には、回転テーブル３、すなわち回転プレート３ｃの回転数の変動時、親歯車３ｆがクランプバネ２５により引っ張られる方向とは逆方向に動くことを阻止する。つまり、同期リング（外輪２４ａ及び親歯車３ｆ）と同じ慣性モーメントを有する慣性リング４４が親歯車３ｆの周囲に設けられている。この慣性リング４４と親歯車３ｆとをつなぐリンクアーム４６が存在し、リンクアーム４６の支点が回転プレート３ｃにつながれている。回転プレート３ｃの回転時には、回転プレート３ｃと一緒に同期リング及び慣性リング４４が回転している。
【００４８】
例えば、反時計回りに回転している回転プレート３ｃが急激に加速したとき、慣性力により同期リングが加速前の回転数（回転速度）で回転し続けようとするが、リンクアーム４６につながれている慣性リングも同期リングと同様に加速前の回転数で回転し続けようとする。同期リングと慣性リング４４は、互いに同じ慣性モーメントを有するため、リンクアーム４６を介して互いにバランスを取ることになる。リンクアーム４６の支点は回転プレート３ｃにつながっているので、同期リングと慣性リング４４は、バランスを取った状態（釣り合った状態）で回転プレート３ｃの急激な加速に対応して一緒に加速する。これにより、親歯車３ｆが慣性力により回転プレート３ｃの回転方向と逆方向に回転すること、が無くなるので、各クランプピン２１が基板Ｗの周端面を押しつける力（基板把持力）が弱くなることを抑えることができる。また、急激な加速時と同じように、急激な減速時にも基板把持力が強くなることを抑えることができる。
【００４９】
したがって、回転プレート３ｃの回転数を急激に変化させることが可能となり、回転数の切替時間を短縮することができる。その結果、基板処理に係る全体の時間を短縮することができる。つまり、各クランプピン２１による基板把持力の変動を抑えることが可能となるので、モータ４が出せるトルクいっぱいの加減速を行うことができる。このため、各工程間の切替時間の短縮を実現することができ、また、処理工程、例えば、高速回転による基板上の液滴除去工程などにおいて、加速時間や減速時間を短縮することが可能であり、プロセス時間の短縮を実現することができる。
【００５０】
なお、各クランプピン２１による基板把持力が、回転プレート３ｃの回転が加速する時に前述の力Ｆの分だけ弱くなって基板Ｗが滑ったりすることや基板Ｗを落とす可能性がない範囲で、かつ、回転プレート３ｃの回転が減速する時に前述の力Ｆの分だけ強くなって基板Ｗが破損する可能性がない範囲であれば、これらの不具合を避けることができる。したがって、同期部材と慣性部材が釣り合うとは、このような把持力の範囲（力Ｆの範囲）であることも含む。
【００５１】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、同期リング（外輪２４ａ及び親歯車３ｆ）の慣性モーメント及び慣性リング４４の慣性モーメントが同じであり、同期リング及び慣性リング４４は互いの慣性モーメントがリンクアーム４６によって釣り合うように連係されている。同期リングと慣性リング４４は、互いに同じ慣性モーメントを有するため、リンクアーム４６を介して互いにバランスを取ることになる。これにより、回転プレート３ｃの回転数が急激に変化した場合でも、基板Ｗを把持する基板把持力を一定に維持して基板Ｗを確実に把持することができる。したがって、回転プレート３ｃの回転数を急激に変化させることが可能となり、回転プレート３ｃの加速時間や減速時間を短縮できるので、基板処理に係る全体の時間を短縮することができる。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について図６を参照して説明する。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点（慣性リング形状）について説明し、その他の説明は省略する。
【００５３】
図６に示すように、第２の実施形態に係る慣性リング４４は、複数の支持台４４ａ及び複数の釣合おもり４４ｂを有している。支持台４４ａの個数は四つであり、釣合おもり４４ｂの個数は二つであるが、それらの数は限定されるものではなく、例えば、それぞれ一つや二つ、三つでも良く、五つ以上でも良い。
【００５４】
各支持台４４ａは、それぞれ慣性ピン４５を支持する。これらの支持台４４ａは、慣性リング４４の周端面（外周面）に板状に形成されており、慣性リング４４と一体化されている。なお、各支持台４４ａの上面にそれぞれ慣性ピン４５が形成されている。
【００５５】
各釣合おもり４４ｂは、基板回転軸Ａ１を中心として互いに対向するように位置付けられ、慣性リング４４のリング形状部分の周端面（外周面）に設けられている。これらの釣合おもり４４ｂは、慣性リング４４と一体化されている。この慣性リング４４のリング形状部分は、第１の実施形態よりも細く（幅が狭く、厚さも薄く）形成されている。各釣合おもり４４ｂの合計重量は、慣性リング４４の慣性モーメントが同期リング（外輪２４ａ及び親歯車３ｆ）の慣性モーメントと同じ大きさになる重量に設定されている。
【００５６】
このような慣性リング４４によれば、慣性リング４４の慣性モーメントと同期リングの慣性モーメントを同じ大きさに維持しつつ、釣合おもり４４ｂの重量の分だけ、慣性リング４４のリング形状部分の重量を減らすことが可能になるので、慣性リング４４のリング形状部分の体積を抑えることができる。これにより、慣性リング４４のリング形状部分が周辺の他部材の配置に悪影響を及ぼす場合など、リング形状部分を小さくして周辺の他部材の配置への悪影響を抑制することができる。また、各釣合おもり４４ｂが基板回転軸Ａ１を中心として互いに対向しているので、遠心力を打ち消すことが可能となる。このように慣性リング４４が遠心力を打ち消すような形状、つまり、リング状に形成されているので、慣性リング４４による遠心力が回転テーブル３の回転に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００５７】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、前述の第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。さらに、慣性リング４４に釣合おもり４４ｂを設けることによって、慣性リング４４の慣性モーメントと同期リングの慣性モーメントを同じ大きさに維持しつつ、慣性リング４４のリング形状部分の体積を減らすことが可能になるので、慣性リング４４のリング形状部分が周辺の他部材の配置に悪影響を及ぼす場合など、リング形状部分を小さくして周辺の他部材の配置への悪影響を抑えることができる。また、慣性リング４４が遠心力を打ち消すような形状、つまり、リング状に形成されているので、慣性リング４４による遠心力が回転テーブル３の回転に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。
【００５８】
＜他の実施形態＞
前述の説明では、基板Ｗとして、円形のウェーハのような円板状の基板に対して処理を行っているが、基板Ｗの形状は限定されるものではなく、例えば、基板Ｗとして、液晶パネルのような矩形板状のガラス基板に対して処理を行っても良い。この場合にも、少なくとも三本のクランプピン２１が必要であるが、基板Ｗの把持の安定性向上のためには、四本のクランプピン２１を設けることが好ましい。
【００５９】
また、前述した説明では、支点部材４２から同期ピン４１までの距離と支点部材４２から慣性ピン４５までの距離は同じに設定したが、これに限らない。同期リングと慣性リング４４のそれぞれの慣性モーメントが釣り合えばよく、支点部材４２から同期ピン４１までの距離と支点部材４２からの慣性ピン４５の距離は同じではなくても良い。同期リングと慣性リング４４のそれぞれの重量や形状、支点部材４２から同期ピン４１までの距離と支点部材４２からの慣性ピン４５の距離は、遠心力による回転バランスを考慮しつつ、同期リングと慣性リング４４の両者の慣性モーメントが釣り合うように設定されればよい。同期リングや慣性リング４４の形状や配置を必要な形状や配置とすることができるので、同期リングや慣性リング４４の形状が周辺の他部材の配置に悪影響を及ぼす場合など、その形状や配置を変更して周辺の他部材への悪影響を抑えることができる。
【００６０】
また、前述の説明のように、クランプピン２１での基板Ｗの把持をする場合や開放する場合に同期リングと慣性リング４４は位置がずれることになる。このようなずれを、前述のようにリンクアーム４６における切欠き部４６ａによって、同期ピン４１と慣性ピン４５とがリンクアーム４６に対して滑り移動可能になっていることで吸収している。したがって、このような滑り移動が可能であれば、リンクアーム４６の同期ピン４１や慣性ピン４５へ掛かる部分は切欠きでなく長穴等の穴でも良く、その穴に挿入されるピンがリンクアーム４６に対して移動可能になっていれば良い。
【００６１】
また、前述した説明では、各クランプピン２１を回転させるチャック機構として、親歯車３ｆと子歯車３ｅを用いたが、これには限らない。各クランプピン２１を回転させることができるのであれば、歯車以外の機構を用いても良い。例えば、親歯車３ｆ、子歯車３ｅをプーリとし、ベルトによって連結して各クランプピン２１を回転させるようにしても良い。この場合でも、親歯車３ｆに相当するプーリの慣性モーメントと釣り合うようにした慣性部材を設ければ、前述の説明同様に、回転プレート３ｃの回転数が急激に変化した場合でも、基板Ｗを把持する基板把持力を一定に維持して基板Ｗを確実に把持することができる。したがって、回転プレート３ｃの回転数を急激に変化させることが可能となり、回転プレート３ｃの加速時間や減速時間を短縮できるので、基板処理に係る全体の時間を短縮することができる。
【００６２】
また、前述した説明では、慣性リング４４は、遠心力を打ち消すような形状として、リング状に形成されているとしたが、遠心力が打ち消される形状であればよく、円形だけでなく、多角形でも良いし、リング状でなく、棒状であっても良い。また、慣性リング４４に釣合おもり４４ｂを設ける場合、複数対向する釣合おもり４４ｂは、同じ重量でなくても良い。例えば、二つのうち一方が他方より軽くても、その分回転中心の遠くにあるようにしても良い。
【００６３】
また、前述の説明では、連結された同期リングと慣性リング４４が一つのセットであったが、このセットが複数であっても良い。例えば、複数のクランプピン２１を複数の組で設けた場合には、処理中に組ごとに交互に基板Ｗを把持することも可能である。具体的には、例えば三本のクランプピン２１を二組設けた場合には、処理中に組ごとに交互に基板Ｗを把持する。こうすることで、クランプピン２１が基板Ｗに接触する部分を変えることができるので、その箇所の処理におけるピンの影響を抑制することができる。このようにした場合、各組ごとに同期するチャック機構が設けられることになる。したがって、各組ごとに同期リングと慣性リングを設けることになる。
【００６４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１      基板処理装置
３ｃ    回転プレート（回転体の一例）
３ｄ    クランプ部
３ｅ    子歯車
３ｆ    親歯車（同期部材の一例）
２１    クランプピン
２４    軸受
２４ａ  外輪（同期部材の一例）
２５    クランプバネ（付勢部材の一例）
４１    同期ピン
４２    支点部材
４３    回転コマ
４４    慣性リング（慣性部材の一例）
４５    慣性ピン
４６    リンクアーム（リンク部材の一例）
Ａ１    基板回転軸
Ａ２    ピン回転軸
Ｗ      基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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