(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転させてその基板に所定の処理を施す基板処理装置において、
導電性の材料で円板状に形成され、中空部を備えた回転子と、前記回転子と同芯状に設けられ、多相交流を供給させることにより発生する磁界が前記回転子を横切るとともに前記回転子の円周方向に配置された複数個の誘導コイルを有する固定子とを備えた誘導回転モータと、
前記回転子に設けられて基板を保持する基板保持手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板を回転させてその基板に所定の処理を施す基板処理装置において、
導電性の材料で円板状に形成された回転子と、前記回転子と同芯状に設けられ、多相交流を供給させることにより発生する磁界が前記回転子を横切るとともに前記回転子の円周方向に配置された複数個の誘導コイルを有する固定子とを備えた誘導回転モータと、
前記回転子に設けられて基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段により水平姿勢で支持された基板の上方にて、液を基板に供給するためのノズルとを備え、
前記誘導回転モータを回転し、回転する基板に前記ノズルから液を供給することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置において、
前記回転子の周縁部に、回転中心から外周部に向かう放射状のフィンを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記誘導回転モータの固定子に対して前記回転子を静圧気体軸受けにより軸受けしたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示器のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板等（以下、単に基板と称する）を回転させて、基板に洗浄処理や塗布液の塗布処理などの所定の処理を施す基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の基板処理装置として、例えば、特開平１０−１１２４５３号公報に示すようなものがある。
【０００３】
この装置は、中空部を有する回転子と、この回転子と同芯状に設けられ、中空部を有するステータとを備えた回転モータと、回転子に設けられ、基板を支持する支持部材とを備えている。回転子には複数個の永久磁石を一定の間隔で極性を反転させた状態でリング状に埋設してあり、ステータにはリング状に複数個のコイルが配置されている。これらのコイルは、各々に流す電流の方向を切り換えて極性を反転可能に構成されているとともに、ある個数ごとにブロック化されており、各コイルブロックごとに極性が反転されるようになっている。
【０００４】
上記のように構成されている装置によって基板を処理する際には、支持部材に基板を支持させ、各コイルブロックの極性を一定の順序で切り換える。すると回転子の永久磁石が各コイルブロックと反発・吸引するため、極性の切り換え順序の方向に回転子が回転されて基板がその方向に回転されるようになっている。
【０００５】
【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例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、ステータとの反発・吸引力を大きくするために回転子には十分な磁束が得られる永久磁石などの強磁性体を配設する必要があるので、回転子の重量が重くなり、装置自体が大きくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、回転子の軽量化を図って装置の小型化を図ることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、基板を回転させてその基板に所定の処理を施す基板処理装置において、導電性の材料で円板状に形成され、中空部を備えた回転子と、前記回転子と同芯状に設けられ、多相交流を供給させることにより発生する磁界が前記回転子を横切るとともに前記回転子の円周方向に配置された複数個の誘導コイルを有する固定子とを備えた誘導回転モータと、前記回転子に設けられて基板を保持する基板保持手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、基板を回転させてその基板に所定の処理を施す基板処理装置において、導電性の材料で円板状に形成された回転子と、前記回転子と同芯状に設けられ、多相交流を供給させることにより発生する磁界が前記回転子を横切るとともに前記回転子の円周方向に配置された複数個の誘導コイルを有する固定子とを備えた誘導回転モータと、前記回転子に設けられて基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段により水平姿勢で支持された基板の上方にて、液を基板に供給するためのノズルとを備え、前記誘導回転モータを回転し、回転する基板に前記ノズルから液を供給することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置において、前記回転子の周縁部に、回転中心から外周部に向かう放射状のフィンを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、前記誘導回転モータの固定子に対して前記回転子を静圧気体軸受けにより軸受けしたことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
請求項１に記載の発明の作用は次のとおりである。
中空部を備えた回転子と固定子とを備えた誘導回転モータの固定子に多相交流によって回転磁界を発生させると、その磁界が導電性の回転子を横切って移動するため電磁誘導による誘導起電力が発生し、回転子に渦電流が生じる。この渦電流は固定子の誘導コイルの磁束と作用し、磁界の移動方向と同じ方向への回転力を回転子に発生させる。したがって、回転子の基板保持手段に保持させた基板を回転させることができる。回転子は、複数個の誘導コイルによる電磁誘導で誘導起電力が生じればよく、永久磁石などの強磁性体でなく単に導電性の材料であればよい。
【００１２】
また、請求項２記載の発明の作用は次のとおりである。
回転子と固定子とを備えた誘導回転モータの固定子に多相交流によって回転磁界を発生させると、その磁界が導電性の回転子を横切って移動するため電磁誘導による誘導起電力が発生し、回転子に渦電流が生じる。この渦電流は固定子の誘導コイルの磁束と作用し、磁界の移動方向と同じ方向への回転力を回転子に発生させる。したがって、回転子の基板保持手段に保持させた基板を回転させることができる。回転子は、複数個の誘導コイルによる電磁誘導で誘導起電力が生じればよく、永久磁石などの強磁性体でなく単に導電性の材料であればよい。そして、誘導回転モータを回転させつつノズルから液を供給することで、基板全面に対する処理を行う。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によれば、周縁部に放射状のフィンを備えた回転子が回転すると遠心力による排気ファンとして作動する。したがって、所定の処理のために基板に供給された洗浄液や塗布液を周囲に排出することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明によれば、固定子に対する回転子の軸受けを静圧気体軸受けにすることで、回転子が回転する際の固定子に対する摩擦抵抗を小さくすることができ、高速に回転させることができる。また、回転子と固定子の隙間に洗浄液や塗布液が入り込むことを防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は本実施例に係る基板処理装置の概略構成を示す縦断面図であり、図２は誘導回転モータの要部を示す縦断面図、図３は回転子に設けられた誘導コイルの配置を示す平面図、図４は保持機構の動作説明図である。
【００１６】
この基板処理装置は、平面視環状の誘導回転モータ１によって基板Ｗを回転可能に保持している。この誘導回転モータ１は、回転子３と固定子５とを備えており、回転子３の中空部３ａ内側に配設された保持機構７（基板保持手段）により基板Ｗを水平姿勢に支持した状態で回転中心Ｐ周りに回転させる。
【００１７】
回転子３は、導電性の材料（例えば、アルミニウム）を円板状に形成したものであり、その中央部には中空部３ａが形成されているとともに、周縁部には側方に開口した凹部３ｂを有するガイドリング３ｃが形成されている。また、ガイドリング３ｃの上下面には、回転中心Ｐから外周部に向かう放射状のフィン４が複数個配設されている。
【００１８】
固定子５は、回転子３の外側に回転子３と同芯状に配設され、その内側部分が回転子３の凹部３ｂに緩挿されている。また、固定子５の内側部分には、複数個の誘導コイル９が、発生した磁界がガイドリング３ｃの上下面を横切るように埋設されている。さらに複数個の誘導コイル９は、多相交流を供給されることにより発生する磁界が回転子３の円周に沿って回転するようにグループ化されて配設されており、例えば、図３に示すように二個おきに同一位相の交流電源に接続されるようにグループ化されている。つまり、第１の誘導コイル群９ａと、第２の誘導コイル群９ｂと、第３の誘導コイル群９ｃがそれぞれ三相交流電源（図示省略）から異なる位相の交流を供給されるようになっている。本実施例では、第１のコイル群９ａに印加される交流の位相が最も進んでおり、次に第２のコイル群９ｂ、その次に第３のコイル群９ｃとなっており、平面視で反時計周りに回転磁界が発生するようになっている。
【００１９】
このような回転磁界が発生すると、導電性の材料からなる回転子３のガイドリング３ｃを磁束が移動することになり、磁束の変化を妨げる方向に誘導起電力が生じて回転子３のガイドリング３ｃに渦電流が発生する（フレミングの右手の法則）。この渦電流は、誘導コイル９の磁束と作用して回転子３に反時計方向に回転力を与える（フレミングの左手の法則）。したがって、回転子３の回転速度は磁束の周方向への移動速度に依存するため、各コイル９の配置間隔と交流電源の周波数とによって決定される。したがって、基板Ｗの処理のために回転数を可変する必要がある場合には、三相交流電源からの出力をファンクションジェネレータに与え、ここで周波数を調節して誘導回転モータ１に与えるようにすればよい。
【００２０】
また、図２に示すように固定子５には、空気や不活性ガス（例えば、窒素ガス）などの気体を供給する気体供給源１１（図１）に連通接続された気体バッファ部１３が形成されており、ここから気体供給路１５を経て、回転子３のガイドリング３ｃ外側の凹部３ｂと、固定子５の内側部分との隙間に気体を供給して固定子５に対して回転子３を静圧気体軸受けで軸受けするように構成されている。
【００２１】
なお、軸受けとしては、ベアリングなどの動圧軸受けを採用してもよいが、この場合には、固定子５に対する回転子３の摩擦抵抗が大きくなるので、高速回転が困難となる。また、処理液がそれらの隙間に入り込むことがあるので、動圧軸受けに耐蝕性をもたせる必要がある。その一方、本実施例のように静圧気体軸受けを採用すると、ベアリングなどの部材で不要となるとともに、隙間から気体が外部に吹き出すので、処理液が入り込むことを防止することもできる。したがって、高速回転や処理液を使用する場合には、本実施例のように静圧気体軸受けを採用することが好ましい。
【００２２】
保持機構７は、回転子３の中空部３ａ側に突出するように、平面視でほぼ均等な角度となるように回転子３の内側に少なくとも３個取り付けられている。回転子３の内側には、図２および図４に示すように中空部３ａ側に突出した舌片状の取付け凸部３ｄが形成されており、この部分に、縦断面凹状の係止部１７ａで基板Ｗの端縁を係止する係止片１７が回転中心Ｐ１で回転自在に取り付けられている。また、係止片１７の外周面のうち尾部１７ｃと、回転子３の中空部３ａに臨む内周面との間には、引張コイルバネ１７ｂが取付けられている。したがって、通常時には、図４（ａ）に示すように引張コイルバネ１７ｂが作用して係止部１７ａが回転中心Ｐ側に突出し、基板の受け渡し時には、図４（ｂ）に示すように係止片１７の尾部１７ｃを図示しない駆動ピンで回転中心Ｐ側に移動することにより係止部１７ａが外側に移動するようになっている。
【００２３】
上記のように構成されている誘導回転モータ１は、固定子５の上方と下方をダクト１９で囲われている。このうち下部のダクト１９には、排出口１９ａが形成されており、基板Ｗに供給された処理液などを排液したり、フィン４からの空気や静圧気体軸受けからの気体などを排気するようになっている。
【００２４】
また、誘導回転モータ１の上方には、基板Ｗの回転中心Ｐの上方（図１中の実線）と側方（図１中の二点鎖線）とを移動自在で、洗浄液を供給するためのノズル２１が配備されているとともに、誘導回転モータ１の下方には位置固定で回転中心Ｐに向けて洗浄液を供給するノズル２２が配備されている。
【００２５】
次に、上記のように構成されている装置の動作について説明する。
【００２６】
まず、基板Ｗを保持機構７に保持させる。
図４（ａ）に示すように係止部１７ａが回転中心Ｐ側に移動している保持機構７を、図示しない駆動ピンにより係止片１７の尾部１７ｃを回転中心Ｐ側に移動して、係止部１７ａを外方に揺動させる（図４（ｂ））。この状態で、図示しない基板搬送機構に支持された基板Ｗを保持機構７の高さ位置にまで移動した後、図示しない駆動ピンを退避させることにより係止部１７ａを基板Ｗの周縁部に当接させて係止する（図４（ａ））。
【００２７】
次に、ノズル２１を図１中の二点鎖線で示した退避位置から、図１中に実線で示した供給位置にまで移動する。
【００２８】
そして、この状態で上述したように三相交流電源から複数個のコイル９に所定周波数の三相交流を供給する。これにより、上述したような原理により回転子３に回転力が発生して、誘導回転モータ１が回転し、基板Ｗが所定の速度で回転する。このように誘導回転モータ１が回転を始めると、周縁部に放射状のフィン４を備えた回転子３が回転するため遠心力による排気ファンとして作動し、上方から基板Ｗの上面に流下してきたダウンフローの空気が回転子３の周囲に向けて排出され、排気口１９ａを通して排気される。
【００２９】
所定の速度に達したら、ノズル２１とノズル２２から洗浄液を供給し、基板Ｗの両面に洗浄処理を施す。次いで、ノズル２１とノズル２２から純水を供給し、基板Ｗの両面に対してリンス洗浄を施す。このようにして供給された洗浄液も純水も、上述した排気ファンの効果により回転子３の周囲に排出され、排気口１９ａから排液される。
【００３０】
所定時間が経過すると、ノズル２１，２２からの純水の供給を停止するとともに、三相交流の周波数を高めて回転数を上げる。これにより基板Ｗに付着している洗浄液や純水などを振り切って基板Ｗを乾燥させる。
【００３１】
乾燥時間が経過して基板Ｗが乾燥すると、三相交流電源から複数個のコイル９に対する三相交流の供給を停止し、誘導回転モータ１の回転を停止させ、基板Ｗの回転を停止させる。そして、ノズル２１を退避位置に移動し、図示しない基板搬送機構で基板Ｗを支持させた後、図示しない駆動ピンにより保持機構７の保持を解除する。その後、基板搬送機構により基板Ｗを搬出する。
【００３２】
上記のような構成の基板処理装置によれば、誘導回転モータ１の固定子５に三相交流によって回転磁界を発生させ、電磁誘導によって回転子３に回転力を発生させているので、回転子３を強磁性体でなく単なる導電性の材料で構成することができる。したがって、回転子３を軽量化することができ、基板処理装置の小型化を図ることができる。
【００３３】
また、上記の誘導回転モータ１は、回転子３に中空部３ａを形成してこれと同芯に固定子５を配置し、この固定子５も中央部を中空に形成してあるので、基板Ｗの両面を上下方向から同時に処理することができる。したがって、これを用いた基板処理装置では基板Ｗの両面を洗浄する処理を短時間で効率的に行うことができる。
【００３４】
なお、誘導回転モータ１は、三相交流により駆動するようにしているが、二相交流により駆動するようにしてもよい。その場合には、複数個のコイル９を一つおきにグループ化し、各グループごとに異なる位相の交流を印加するようにすればよい。
【００３５】
また、上述した保持機構７は一例であり、特開平１０−１１２４５３号公報に開示されているような基板保持部材を採用してもよく、その他、基板を保持することができる機構であればどのようなものでもよい。
【００３６】
また、上記の実施例では、基板を洗浄液を供給して洗浄処理する装置を例に採って説明したが、塗布液を供給して塗布処理する装置などであっても本発明を適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、中空部を備えた回転子と固定子とを備えた誘導回転モータの固定子に多相交流によって回転磁界を発生させ、電磁誘導によって回転子に回転力を発生させているので、回転子を強磁性体でなく単なる導電性の材料で構成することができる。したがって、回転子を軽量化することができ、この誘導回転モータを用いることにより基板処理装置の小型化を図ることができる。
【００３８】
また、請求項２に記載の発明によれば、回転子と固定子とを備えた誘導回転モータの固定子に多相交流によって回転磁界を発生させ、電磁誘導によって回転子に回転力を発生させているので、回転子を強磁性体でなく単なる導電性の材料で構成することができる。したがって、回転子を軽量化することができ、この誘導回転モータを用いることにより基板処理装置の小型化を図ることができる。そして、誘導回転モータを回転させつつノズルから液を供給することで、基板全面に対する処理を行うことができる。
【００３９】
また、請求項３に記載の発明によれば、回転子が遠心力による排気ファンとして作動するので、所定の処理のために基板に供給された洗浄液や塗布液を周囲に排出することができ、排出機構の構成を簡単化することができる。
【００４０】
また、請求項４に記載の発明によれば、静圧気体軸受けを採用することにより回転子が回転する際の固定子に対する摩擦抵抗を小さくすることができ、回転子を高速に回転させることができるとともに、回転子と固定子の隙間に洗浄液や塗布液が入り込むことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例に係る基板処理装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】  誘導回転モータの要部を示す縦断面図である。
【図３】  回転子に設けられた誘導コイルの配置を示す平面図である。
【図４】  保持機構の動作を示す図である。
【図１】
0003731634.tif 000002
【図２】
0003731634.tif 000003
【図３】
0003731634.tif 000004
【図４】
0003731634.tif 000005