(57)【特許請求の範囲】
【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、
前記基板の外周端面に当接して前記基板を水平方向に保持する基板保持位置と前記基板の外周端面から離間する基板開放位置との間で移動可能に前記回転部材に取り付けられた複数の可動式保持部材と、
前記回転部材に固定され、基板の外周端面に当接して前記基板の水平位置を規制する少なくとも２つの固定式保持部材とを備え、
前記複数の可動式保持部材は、前記回転部材の回転中心を通る水平方向の仮想線で区分された前記回転部材上の２つの領域のうち一方の領域内に配設され、
前記固定式保持部材は、前記基板が当接した状態で前記基板の中心が前記回転部材の回転中心に一致するように前記回転部材上の前記２つの領域のうち他方の領域内に配設され、
前記複数の可動式保持部材の各々は、鉛直方向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、前記支持部の回動に伴って前記基板の外周端面に当接するように前記支持部の前記回転軸に対して偏心して設けられた保持部とを含み、
前記複数の可動式保持部材の各々は磁石を有し、磁力により駆動され、
前記基板がオリエンテーションフラットを有しかつそのオリエンテーションフラットの中央部が前記可動式保持部材に対向するように位置した場合に、前記可動式保持部材は、前記保持位置において前記保持部が前記オリエンテーションフラットの中央部に当接しないように設けられたことを特徴とする基板回転保持装置。
【請求項２】
前記可動式保持部材は、前記回転部材の回転中心を挟んで前記固定式保持部材とほぼ対向する位置に配置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。
【請求項３】
前記可動式保持部材は、前記回転部材の前記回転中心を通って前記仮想線にほぼ直交する水平方向の中心線に関して対称に配置され、
前記固定式保持部材は、前記回転部材上で前記中心線に関して対称に配置されたことを特徴とする請求項１または２記載の基板回転保持装置。
【請求項４】
前記固定式保持部材は３つ以上の固定式保持部材からなることを特徴とする請求項１、２または３記載の基板回転保持装置。
【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と、
前記基板回転保持装置を鉛直方向の軸の回りで回転駆動する回転駆動手段と、
前記基板回転保持装置に保持された基板に所定の処理を行う処理手段とを備えたことを特徴とする回転式基板処理装置。
【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、半導体ウェ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引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、基板の裏面に吸着跡が残る。基板裏面の吸着跡は、露光処理時のフォーカス異常を引き起こすという問題がある。
【０００３】
そこで、基板の裏面を支持するとともに基板の外周端面を保持しつつ基板に回転力を伝達するメカ式スピンチャックが提案されている。メカ式スピンチャックは、水平姿勢で回転駆動される回転ステージ上に、基板の裏面を垂直に支持する複数の支持ピンと、基板の外周端面に当接して基板の水平位置を規制しかつ基板に回転力を伝達する複数の保持ピンとが設けられてなる。
【０００４】
各保持ピンと基板の外周端面との間には、基板の搬入および搬出を容易にするために僅かな隙間が設けられている。スピンチャックが鉛直方向の軸の周りで回転駆動されると、複数の保持ピンのいくつかが基板の外周端面に圧接され、基板の中心が回転中心からやや偏心した状態で基板がスピンチャックとともに回転する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のメカ式スピンチャックでは、基板の中心が回転中心からやや偏心した状態で基板が回転するので、負荷の不平衡による振動が発生し、その振動が他の基板処理ユニットに影響を与える可能性がある。
【０００６】
一方、特公平３−９６０７号公報、特開平６−３７００３号公報、特開平６−３７０７７号公報等に複数の可動爪（可動式保持部材）を用いたメカ式スピンチャックが開示されている。
【０００７】
例えば、特公平３−９６０７号公報に開示された基板回転保持装置では、筒状回転軸の上端部に回転板が設けられ、回転板上に基板の外周端面を挟持する複数の可動爪が配設され、筒状回転軸内に相対回転または相対移動可能に爪駆動軸が貫通されている。この爪駆動軸の上端部に可動爪操作リンクを介して可動爪が連結され、可動爪を基板挟持側へ付勢するように付勢ばねが設けられている。そして、付勢ばねに抗して可動爪を基板開放側へ解除するように可動爪解除手段が設けられている。
【０００８】
このような複数の可動爪を用いたメカ式スピンチャックにおいて、基板の中心を回転中心と正確に一致させるためには、少なくとも３本以上の可動爪を基板の回転中心から等距離の位置に分散配置するとともに、それらの３本以上の可動爪を等しい駆動力で回転中心へ向かって同時に移動させる求心機構が必要となる。
【０００９】
特に、オリエンテーションフラット（直線状切り欠き）、ノッチ（円弧状切り欠き）等の切り欠き部が設けられた基板を用いた場合、このような切り欠き部が任意の方向を向いた状態で基板の中心を回転中心と正確に一致させるためには、回転中心に向けて同時に移動可能な５本以上の可動爪が必要となる。
【００１０】
このように、従来のメカ式スピンチャックでは、３本以上または５本以上の可動爪を回転中心に向かって等しい駆動力で同時に移動させる求心機構が必要となり、構造が複雑になるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、簡単な構成で基板の中心を回転中心と一致させた状態で基板を回転させることができ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を提供することである。
【００１２】
【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、基板の外周端面に当接して基板を水平方向に保持する基板保持位置と基板の外周端面から離間する基板開放位置との間で移動可能に回転部材に取り付けられた複数の可動式保持部材と、回転部材に固定され、基板の外周端面に当接して基板の水平位置を規制する少なくとも２つの固定式保持部材とを備え、複数の可動式保持部材は、回転部材の回転中心を通る水平方向の仮想線で区分された回転部材上の２つの領域のうち一方の領域内に配設され、固定式保持部材は、基板が当接した状態で基板の中心が回転部材の回転中心に一致するように回転部材上の２つの領域のうち他方の領域内に配設され、複数の可動式保持部材の各々は、鉛直方向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、支持部の回動に伴って基板の外周端面に当接するように支持部の回転軸に対して偏心して設けられた保持部とを含み、複数の可動式保持部材の各々は磁石を有し、磁力により駆動され、基板がオリエンテーションフラットを有しかつそのオリエンテーションフラットの中央部が可動式保持部材に対向するように位置した場合に、可動式保持部材は、保持位置において保持部がオリエンテーションフラットの中央部に当接しないように設けられたものである。
【００１３】
第１の発明に係る基板回転保持装置においては、基板の搬入時に、可動式保持部材が基板開放位置に移動する。この状態で、基板が可動式保持部材および固定式保持部材で囲まれる回転部材上の領域に載置される。このとき、基板の外周端面と固定式保持部材および可動式保持部材との間に隙間が存在し、基板の中心は回転部材の回転中心と一致しない。
【００１４】
基板処理時には、可動式保持部材が基板の外周端面に当接して基板を水平方向に保持する基板保持位置に移動する。この場合、磁力により支持部を回動させることにより保持部を基板保持位置と基板開放位置との間で容易に移動させることができる。それにより、基板は、可動式保持部材により固定式保持部材に向かう方向に押し進められ、基板の外周端面が少なくとも２つの固定式保持部材に当接する。その結果、基板の中心が回転部材の回転中心と一致する。この状態で、回転部材が水平姿勢で回転駆動され、基板に所定の処理が行われる。
【００１５】
このように、基板の回転時に基板の中心と回転中心とが正確に一致するので、負荷の不平衡による振動を発生しない。したがって、安定した回転処理が行われる。
【００１６】
また、可動式保持部材および固定式保持部材により基板の中心を回転中心に正確に一致させる求心機構が構成されるので、求心機構の構造が簡単になる。
【００１７】
さらに、基板のオリエンテーションフラットの中央部が可動式保持部材に対向するように位置した場合でも、可動式保持部材が保持位置においてオリエンテーションフラットの中央部に当接しない。
【００１８】
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、可動式保持部材が、回転部材の回転中心を挟んで固定式保持部材とほぼ対向する位置に配置されたものである。この場合、基板の中心が回転部材の回転中心に安定かつ確実に一致する。
【００１９】
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、可動式保持部材が、回転部材の回転中心を通って上記仮想線にほぼ直交する水平方向の中心線に関して対称に配置され、固定式保持部材が、回転部材上で中心線に関して対称に配置されたものである。これにより、安定かつ確実な求心機構が得られる。
【００２０】
第４の発明に係る基板回転保持装置は、第１、第２または第３の発明に係る基板回転保持装置の構成において、固定式保持部材が３つ以上の固定式保持部材からなるものである。
【００２１】
この場合、基板の切り欠き部がどの方向を向いていても、基板の外周端面が可動式保持部材および固定式保持部材により保持される。したがって、基板を回転部材上に載置する前に、基板の切り欠き部の向きを位置決めする必要がない。
【００２２】
第５の発明に係る回転式基板処理装置は、第１〜第４のいずれかの発明に係る基板回転保持装置と、基板回転保持装置を鉛直方向の軸の周りで回転駆動する回転駆動手段と、基板回転保持装置に保持された基板に所定の処理を行う処理手段とを備えたものである。
【００２３】
この場合、基板の回転時に基板の中心と回転中心とが正確に一致するので、負荷の不平衡による振動が発生しない。したがって、安定した回転処理が行われる。
【００２４】
また、基板の中心を回転中心に正確に一致させる求心機構が少なくとも１つの可動式保持部材および少なくとも２つの固定式保持部材により構成されるので、求心機構の構造が簡単になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は参考例における回転式基板処理装置の断面図である。また、図２は図１の回転式基板処理装置の主要部の平面図である。
【００２６】
図１および図２において、基板回転保持装置１は円形板状の回転部材２を備える。回転部材２は、モータ３のシャフト４の先端部に水平に固定され、鉛直方向の軸の周りで回転駆動される。回転部材２の上面には基板１００の裏面を支持する複数の基板支持ピン６が設けられている。
【００２７】
また、回転部材２上には、基板１００の水平位置を規制する２つの固定式保持ピン７が固定され、かつ１つの回転式保持ピン８が軸受９により鉛直方向の軸の周りで回動可能に取り付けられている。回転式保持ピン８の下部には後述する棒状の永久磁石１０が取り付けられている。
【００２８】
回転部材２の下方には環状磁石１１が配設されている。この環状磁石１１は、駆動装置（図示せず）により上下動自在に設けられた磁石支持部材１２に固定されている。
【００２９】
回転部材２の上方には、フォトレジスト等の処理液を吐出するノズル５が上下方向および水平方向に移動可能に設けられている。このノズル５は、処理前および処理後に基板１００の上方から外れた位置に待機し、処理時に基板１００の中心部の上方に移動する。基板回転保持装置１の周囲には、処理液の飛散を防止するカップ１３が上下動自在に配設されている。
【００３０】
図２に示すように、固定式保持ピン８は回転部材２の回転中心Ｐを通る水平方向の仮想線Ｌ１で二分される領域Ａ，Ｂのうち一方の領域Ａ内に配置され、２つの固定式保持ピン７は他方の領域Ｂ内に配置されている。特に、回転式保持ピン８は、回転中心Ｐを通って上記の仮想線Ｌ１に直交する水平方向の中心線Ｌ２上に配置され、２つの固定式保持ピン７は中心線Ｌ２に関して互いに対称な位置に配置されている。また、２つの固定式保持ピン７は、基板１００と同じ径を有するそれらの内接円の中心が回転部材２の回転中心Ｐに位置するように配置される。すなわち、２つの固定式保持ピン７は回転中心Ｐから基板１００の半径と等しい距離だけ離れた位置に配置される。
【００３１】
本参考例では、モータ３が回転駆動手段に相当し、ノズル５が処理手段に相当する。また、固定式保持ピン７が固定式保持部材に相当し、回転式保持ピン８が可動式保持ピンに相当する。さらに、永久磁石１０および環状磁石１１が駆動手段を構成する。
【００３２】
図３は回転式保持ピン８の斜視図である。図３に示すように、回転式保持ピン８は、円柱状の支持部２１、円柱状（棒状）のピン部材２２、連結シャフト部２３および磁石収納部２４からなる。ピン部材２２は、支持部２１の上面に支持部２１の中心に対して偏心して設けられている。磁石収納部２４は、支持部２１の下部に連結シャフト２３を介して固定されている。磁石収納部２４内には、棒状の永久磁石１０が収納されている。
【００３３】
図４および図５は回転式保持ピン８の動作を説明するための図であり、（ａ）は回転式保持ピン８およびその周辺部の部分断面図、（ｂ）は回転式保持ピン８の平面図である。
【００３４】
基板１００の受け渡し時には、図４（ａ）に示すように、環状磁石１１が回転部材２の下方に離れて位置する。このとき、環状磁石１１が形成する磁力線Ｇは永久磁石１０が設置される高さにおいて、回転部材２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２の中心部に向かう方向に吸引される。それにより、図４（ｂ）に示すように、回転式保持ピン８が矢印Ｘの方向に回動し、ピン部材２２の外周面が基板１００の外周端面から離れる。このときのピン部材２２の位置を基板開放位置と呼ぶ。
【００３５】
基板１００の回転時には、図５（ａ）に示すように、環状磁石１１が上昇して回転部材２に接近する。したがって、永久磁石１０のＳ極が環状磁石１１のＮ極に吸引される。それにより、図５（ｂ）に示すように、回転式保持ピン８が矢印Ｙの方向に回動し、ピン部材２２の外周面が基板１００の外周端面に当接し、基板１００が水平方向に保持される。このときのピン部材２２の位置を基板保持位置と呼ぶ。
【００３６】
図６は基板回転保持装置１における基板搬入時の状態を示す平面図、図７は基板回転保持装置１における基板の保持状態を示す平面図である。次に、図６および図７を参照しながら図１の回転式基板処理装置における基板回転保持装置１の動作を説明する。
【００３７】
基板１００の搬入時には、図６に示すように、回転式保持ピン８が矢印Ｘの方向に回動し、ピン部材２２が基板開放位置に移動する。この状態で、基板搬送装置（図示せず）のアームに保持された基板１００が２つの固定式保持ピン７および１つの回転式保持ピン８で囲まれる領域内の基板支持ピン６上に載置される。
【００３８】
このとき、基板１００は、切り欠き部１０１が固定式保持ピン７および回転式保持ピン８から外れた方向を向くように予め位置決めされている。基板１００の外周端面と固定式保持ピン７および回転式保持ピン８のピン部材２２との間には隙間が存在し、基板１００の中心Ｒは回転部材２の回転中心Ｐからずれている。
【００３９】
次に、基板１００の処理時には、図７に示すように、回転式保持ピン８が矢印Ｙの方向に回動し、ピン部材２２が基板１００の外周端面に当接する基板保持位置に移動する。これにより、基板１００は、回転式保持ピン８のピン部材２２により固定式保持ピン７に向かう方向に押し進められ、基板１００の外周端面が２つの固定式保持ピン７の外周面に当接する。その結果、基板１００の中心Ｒが回転部材２の回転中心Ｐと一致する。
【００４０】
上記のように、参考例の回転式基板処理装置においては、基板１００の回転時に基板１００の中心Ｒと回転中心Ｐとが正確に一致するので、負荷の不平衡による振動が発生しない。したがって、安定した回転処理が行われる。
【００４１】
また、基板１００の中心Ｒを回転中心Ｐに正確に一致させる求心機構が２つの固定式保持ピン７および１つの回転式保持ピン８により構成されるので、求心機構の構造が簡単になる。
【００４２】
なお、図８に示すように、回転部材２上の領域Ｂ内に３つ以上の固定式保持ピン７を配置してもよい。この場合には、３つ以上の固定式保持ピン７の内接円が基板１００の外周に一致し、かつその内接円の中心が回転部材２の回転中心Ｐに一致するようにそれらの固定式保持ピン７を配置する。すなわち、３つ以上の固定式保持ピン７を回転部材２の回転中心Ｐから基板１００の半径に等しい距離だけ離れた位置に配置する。
【００４３】
図９は本発明の実施例における基板回転保持装置の主要部の平面図である。
本実施例の基板回転保持装置１は、以下の点を除いて上記参考例と同様の構成を有する。本実施例の基板回転保持装置１においては、回転部材２上に３つの固定式保持ピン７および２つの回転式保持ピン８が配設されている。
【００４４】
２つの回転式保持ピン８は回転部材１の回転中心Ｐを通る水平方向の仮想線Ｌ１で二分される領域Ａ，Ｂのうち一方の領域Ａに配置され、３つの固定式保持ピン７は他方の領域Ｂ内に配置されている。特に、２つの回転式保持ピン８は、回転中心Ｐを通って仮想線Ｌ１に直交する水平方向の中心線Ｌ２に関して互いに対称な位置に配置され、３つの固定式保持ピン７は、中心線Ｌ２上および中心線Ｌ２に関して対称な位置に配置されている。また、３つの固定式保持ピン７は、それらの固定式保持ピン７の内接円が基板１００の外周に一致し、かつその内接円の中心が回転部材２の回転中心Ｐに一致するように配置されている。
【００４５】
本実施例の基板回転保持装置１においては、基板１００の切り欠き部１０１がどの方向を向いていても、基板１００の外周端面が少なくとも１つの回転式保持ピン８および少なくとも２つの固定式保持ピン７により保持される。したがって、基板１００を基板回転保持装置１に載置する前に、基板１００の切り欠き部１０１の向きを位置決めする必要がない。
【００４６】
本実施例の基板回転保持装置１においても、基板１００の回転時に基板１００の中心と回転中心とが正確に一致するので、負荷の不平衡による振動が発生しない。したがって、安定した回転処理が行われる。
【００４７】
また、基板１００の中心を回転中心に正確に一致させる求心機構が３つの固定式保持ピン７および２つの回転式保持ピン８により構成されるので、求心機構の構造が簡単になる。
【００４８】
図１０に示すように、回転部材２上の領域Ｂ内に４つ以上の固定式保持ピン７を配設してもよい。この場合には、４つ以上の固定式保持ピン７の内接円が基板１００の外周に一致し、かつその内接円の中心が回転部材２の回転中心Ｐに一致するようにそれらの固定式保持ピン７を配置する。
【００４９】
なお、固定式保持ピン７および回転式保持ピン８の数は上記実施例に限定されない。基板１００の切り欠き部１０１が所定の方向を向くように予め位置決めされる場合には、２つ以上の任意の数の固定式保持ピン７および１つ以上の任意の数の回転式保持ピン８を設け、基板１００の切り欠き部１０１の方向が予め位置決めされない場合には、３つ以上の任意の数の固定式保持ピン７および２つ以上の任意の数の回転式保持ピン８を設ければよい。
【００５０】
なお、本発明の基板回転保持装置は、回転式塗布装置、回転式現像装置に限らず、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、基板の中心と回転中心とを正確に一致させつつ基板のエッジ露光を正確に行うことが可能となる。
【００５１】
また、本発明の基板回転保持装置を液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等を処理する回転式基板処理装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例における回転式基板処理装置の断面図である。
【図２】  図１の回転式基板処理装置の主要部の平面図である。
【図３】  図１に示される基板回転保持装置における回転式保持ピンの斜視図である。
【図４】  回転式保持ピンのピン部材が基板の外周端面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５】  回転式保持ピンのピン部材が基板の外周端面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６】  図１に示される基板回転保持装置における基板搬入時の状態を示す平面図である。
【図７】  図１に示される基板回転保持装置における基板の保持状態を示す平面図である。
【図８】  基板回転保持装置における固定式保持ピンの他の配置例を示す平面図である。
【図９】  本発明の実施例における基板回転保持装置の主要部の平面図である。
【図１０】  実施例の基板回転保持装置における固定式保持ピンの他の配置例を示す平面図である。
【符号の説明】
１  基板回転保持装置
２  回転部材
３  モータ
４  シャフト
５  ノズル
６  基板支持ピン
７  固定式保持ピン
９  回転式保持ピン
１０  永久磁石
１１  環状磁石
２１  支持部
２２  ピン部材
【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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【図７】
0003763619.tif 000008
【図８】
0003763619.tif 000009
【図９】
0003763619.tif 000010
【図１０】
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