基板保持装置
【課題】基板を正確に位置合わせして保持する。保持を開放するときの衝撃を緩和する。
【解決手段】スピンチャック１は、ウエハＷの周縁部の異なる位置にそれぞれ当接してウエハＷほぼ水平姿勢に保持）する３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３および３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３を備えている。位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３は第１動作変換機構ＦＴ１によって連動して動作させられ、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３は第２動作変換機構ＦＴ２によって連動して動作させられる。ウエハＷを保持するとき、まず位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３によってウエハＷを位置決めして保持し、その後に補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によってウエハＷを補助的に保持する。ウエハＷの保持を開放するとき、まず、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３による保持を解除し、その後に位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による保持を解除する。
【解決手段】スピンチャック１は、ウエハＷの周縁部の異なる位置にそれぞれ当接してウエハＷほぼ水平姿勢に保持）する３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３および３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３を備えている。位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３は第１動作変換機構ＦＴ１によって連動して動作させられ、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３は第２動作変換機構ＦＴ２によって連動して動作させられる。ウエハＷを保持するとき、まず位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３によってウエハＷを位置決めして保持し、その後に補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によってウエハＷを補助的に保持する。ウエハＷの保持を開放するとき、まず、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３による保持を解除し、その後に位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による保持を解除する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を保持する基板保持装置に関する。保持対象の基板の例としては、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などを挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、基板に対して処理液等による処理を施すための基板処理装置が用いられる。基板を一枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置には、基板を保持して回転するスピンチャックが備えられており、このスピンチャックに基板を保持させて回転させる一方で、その基板に対して処理液などを供給することにより、基板処理が行われる。
【０００３】
スピンチャックは、円盤状のスピンベースと、このスピンベースの周縁部に設けられた複数の挟持部材と、この複数の挟持部材を作動させる挟持部材駆動機構とを含む。たとえば、ほぼ円形の基板である半導体ウエハの保持に適用されるスピンチャックでは、６個の挟持部材がスピンベースの周縁部に等間隔で設けられ、これらの６個の挟持部材が協働して半導体ウエハを挟持する。
【０００４】
直径約２０センチメートルのウエハが主流であった従前の基板処理装置に備えられていたスピンチャックのなかには、３個の挟持部材によってウエハを挟持するものもあったが、直径約３０センチメートル以上の大口径ウエハを取り扱う必要がある昨今の基板処理装置では、６個の挟持部材を備えるのが通常である。これは、大口径ウエハを３個の挟持部材で挟持すると、基板周縁部に無視できない撓みが生じ、基板保持が不安定になるだけでなく、基板表面における処理むらが生じるおそれがあるからである。
【０００５】
挟持部材は、たとえば、ウエハ下面の周縁部に当接するウエハ支持部と、ウエハの周端面に当接する端面当接部とを有している。端面当接部は、たとえば、側面視においてウエハ端面に向かって開いた横転Ｖ字形の微少な保持溝を有しており、この保持溝にウエハ周端面を受け入れて保持する構成となっている。保持対象のウエハはウエハ支持部上に一旦置かれ、その後に、端面当接部がウエハの周端面に当接するように移動し、他の挟持部材の端面当接部と協働してウエハを保持する。このとき、端面当接部は、ウエハ周縁部を若干持ち上げ、これにより、ウエハ周縁部はウエハ支持部から微少距離だけ上方に離間した位置で保持されることになる。端面当接部がウエハ周端面から離間してウエハの保持を開放するときには、ウエハの周縁部が自重により下降して、ウエハ支持部上に着地する。
【０００６】
基板搬送ロボットによって搬入されるウエハをスピンチャックに保持させるとき、および処理済みのウエハを払い出すためにスピンチャックによるウエハの保持を開放するときは、いずれも、６個の挟持部材が同時に駆動される。
各挟持部材は、それぞれ、ばねによって保持位置に向けて付勢されている。したがって、挟持部材駆動機構は、ウエハの保持を開放すべきときには、ばね力に抗して挟持部材を開放位置へと移動させる駆動力を発生し、ウエハを保持すべきときには、挟持部材への外力を取り除いて、ばね力によって挟持部材を保持位置へと導く。このばね力によって、ウエハが保持されることになる。
【特許文献１】特開２００４−１１１９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
基板搬送ロボットがスピンチャックにウエハを搬入して、挟持部材のウエハ支持部にウエハを載置した状態では、ウエハの中心とスピンチャックの回転中心とが一致していることは稀である。したがって、通常、ウエハは、偏心状態でスピンチャックに載置された状態となる。この偏心状態のウエハを６個の挟持部材で同時に挟持すると、ウエハは、その偏心状態がほとんど矯正されることなく保持されてしまう。これは、最初にウエハ周端面に当接した挟持部材がウエハの位置を矯正するよりも早く他の挟持部材がウエハの周端面に当接して、ウエハ位置の矯正を阻害するからであると推測される。６個の端面当接部がウエハを偏心させない位置で挟持するように調整できれば可能であるが、調整に時間を要し、治具等を使用しても複雑な調整を必要とする。
【０００８】
また、個々の部品の加工精度の限界、組立精度の限界、およびばね定数のばらつきのために、６個の挟持部材の端面当接部を等しい力でウエハ周端面に当接させることは、実際上不可能である。以上より、ウエハの中心をスピンチャックの回転中心に正確に（要求精度範囲内で）一致させることができない。
このように、ウエハが偏心した状態でスピンチャックを回転させると、ウエハが大口径であればあるほど、大きな遠心力が発生し、ウエハの保持が不安定になるおそれがある。
【０００９】
さらに、スピンチャックからウエハを開放するときにも、ウエハが偏心した状態となるので、基板搬送ロボットは、偏心した状態のウエハを受け取ることになる。そのため、基板の受け渡し時に、ウエハが落下するおそれがある。
また、６個の挟持部材によるウエハの保持を同時に開放すると、ウエハ支持部から上方に離間した状態で保持されていたウエハは、ウエハ支持部まで一気に落下する。この落下時の衝撃により、パーティクルが生じてウエハを汚染したり、ウエハがスピンチャックから落下したり、ウエハに欠けが生じたりするおそれがある。
【００１０】
そこで、この発明の一つの目的は、基板を正確に位置合わせして保持することができる基板保持装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、基板の保持を開放するときの衝撃を緩和することができる基板保持装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、簡単な構成で基板を正確に位置合わせして保持することができる基板保持装置を提供することである。
【００１１】
この発明のさらに他の目的は、簡単な構成で、基板の保持を開放するときの衝撃を緩和することができる基板保持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）の縁部の異なる位置にそれぞれ当接し、協働して基板を保持（たとえばほぼ水平姿勢に保持）する少なくとも４個の保持部材（Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３）と、基板の保持および開放の際に、前記少なくとも４個の保持部材を駆動する保持部材駆動手段（ＦＴ１，ＦＴ２，５１；ＦＴ１，ＦＴ２，Ｍ１，Ｍ２，１６１，１６２，１６８，１７８，１８１，１８２）とを含み、前記少なくとも４個の保持部材は、それぞれ少なくとも１つの保持部材を含む複数のグループ（Ｆ，Ｓ）に分類されており、前記保持部材駆動手段は、基板を保持または開放する際に、各グループの保持部材を他の少なくとも１つのグループの保持部材からタイミングをずらして駆動させるものである、基板保持装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【００１３】
この構成によれば、基板を保持するとき、または基板の保持を開放するときに、複数のグループの保持部材がタイミングをずらして駆動される。基板を保持するときにタイミングをずらすようにすれば、最初に基板の縁部に当接する保持部材のグループによって基板位置が矯正された後に、残りの保持部材が基板の縁部に当接して基板を保持するようになる。その結果、基板を正確に位置合わせして保持することができる。また、基板の保持を開放するときにタイミングをずらすようにすれば、基板の保持を段階的に解除することができるので、基板が一気に落下するようなことがなく、基板保持の開放時における衝撃を緩和することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記少なくとも４個の保持部材は、基板の周端面の異なる位置にそれぞれ当接可能に構成されており、前記複数のグループは、基板を位置決めして保持可能な３個の位置決め保持部材からなる第１グループ（Ｆ）と、当該３個の位置決め保持部材以外の保持部材からなる第２グループ（Ｓ）とを含み、前記保持部材駆動手段は、基板を保持するに際して、前記第１グループを構成する前記３個の位置決め保持部材（好ましくは第１グループの位置決め保持部材のみ）によって基板を保持し、その後に、前記第２グループの保持部材を前記３個の位置決め保持部材によって保持されている基板に当接させるものである、請求項１記載の基板保持装置である。
【００１５】
この構成によれば、基板を保持する際に、まず、３個の位置決め保持部材によって、３方向から基板が挟持される。これにより、基板が位置決めされた状態で保持され、その後に、第２グループの保持部材によって基板が保持される。こうして、基板を正確に位置決めした状態で、４箇所以上で基板の縁部を保持できる。この場合、３個の位置決め保持部材によって基板位置が矯正されるので、この３個の位置決め保持部材の構成部品の加工精度および組立精度等によって基板保持位置の精度が決まることになる。３個の位置決め保持部材の加工精度等を合わせ込むのは、４個以上（たとえば６個）の保持部材間の加工精度等を合わせ込むのに比較して格段に容易である。したがって、この発明の構成によって、要求精度（たとえば、±０．３ｍｍ以下）内で基板を位置合わせして保持することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記保持部材駆動手段は、基板の保持を開放するに際して、前記第２グループの保持部材を基板から離間させ、その後に、前記第１グループを構成する３個の位置決め保持部材を基板から離間させるものである、請求項２記載の基板保持装置である。
また、請求項４の発明は、前記少なくとも４個の保持部材は、基板の周端面の異なる位置にそれぞれ当接可能に構成されており、前記複数のグループは、基板を位置決めして保持可能な３個の位置決め保持部材からなる第１グループ（Ｆ）と、当該３個の位置決め保持部材以外の保持部材からなる第２グループ（Ｓ）とを含み、前記保持部材駆動手段は、前記少なくとも４個の保持部材によって保持されている基板を開放するに際して、前記第２グループの保持部材を基板から離間させ、その後に、前記第１グループを構成する３個の位置決め保持部材を基板から離間させるものである、請求項１記載の基板保持装置である。
【００１７】
これらの請求項の発明によれば、位置決め保持部材以外の保持部材による基板保持を開放した後に、位置決め保持部材による保持を開放（最後に開放）するようになっているので、位置決め保持部材によって位置決めされた正確な位置に基板が配置されている状態で、基板の保持を解除できる。これにより、その後に、基板搬送ロボットのハンド等によって基板を搬出したりするときに、基板の落下等の搬送不良が生じることを抑制または防止できる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、前記少なくとも４個の保持部材は、基板に当接する際に基板を持ち上げながら保持位置に移動し、基板から離間する際に基板の自重による下降を許容しながら開放位置に移動するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板保持装置である。
この構成によれば、基板を保持するときに複数の保持部材の駆動タイミングをずらすようにすれば、基板の縁部の上昇タイミングが各部でずれるので、基板を徐々に持ち上げることができ、基板保持の際の衝撃を緩和できる。また、基板を開放するときに複数の保持部材の駆動タイミングをずらすようにすれば、基板の縁部の下降タイミングが各部でずれるので、基板が一気に落下するようなことがなく、基板保持の開放時における衝撃を緩和することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、前記保持部材駆動手段は、個々のグループの保持部材にそれぞれ連結された複数の作動部材（３４，４４）と、この複数の作動部材を順に作動させる順次作動手段（５１；Ｍ１，Ｍ２，１６１，１６２，１６８，１７８，１８１，１８２）とを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板保持装置である。この構成によれば、複数の作動部材を順に作動させることによって、複数の保持部材をグループ間で時間間隔を開けて作動させることができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、前記複数の作動部材は、保持部材が基板を保持している状態に対応した保持位置と、保持部材が基板から離間している状態に対応した開放位置との間で変位可能に設けられており、前記順次作動手段（５１）は、前記作動部材を保持位置と開放位置との間で変位させるものであり、個々のグループの作動部材に共通に駆動力を与えることができる駆動力伝達部材（５２）を含み、前記駆動力伝達部材と複数のグループの各作動部材との係合または係合解除が時間間隔を開けて生じるようになっている、請求項６記載の基板保持装置である。
【００２１】
この構成によれば、駆動力伝達部材を駆動することによって、作動部材が時間間隔を開けて作動し、それに応じて、複数の保持部材はグループ間で時間間隔を開けて作動することになる。こうして、駆動力伝達部材に駆動力を与える単一の駆動源（５９）を用いて、複数の保持部材をグループ毎にタイミングをずらして駆動することができる。これにより、簡単な構成で、基板を正確に位置合わせして保持したり、基板保持の開放時における基板への衝撃を緩和したりすることができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、前記駆動力伝達部材と前記複数の作動部材とが係合解除状態から係合状態に至るまでの前記駆動力伝達部材のストロークが、前記作動部材毎に異なっている、請求項７記載の基板保持装置である。この構成により、複数の作動部材をタイミングをずらして駆動することができる。
請求項９記載の発明は、前記少なくとも４個の保持部材を支持する回転ベース（２１）と、この回転ベースを回転駆動する回転駆動機構（２）と、前記回転駆動機構および前記保持部材駆動手段を制御し、前記回転駆動機構を停止して前記回転ベースの回転を停止した状態で、前記保持部材駆動手段を作動させる制御手段（１００）とをさら含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板保持装置である。
【００２３】
この構成により、スピンベースの回転を停止した状態で基板を正確に位置決めして保持し、その後にスピンベースを回転して基板を回転することができる。基板が正確に位置決めされることにより、基板の重心とスピンベースの回転中心とを高精度に一致させることができるので、基板に働く遠心力を最小限に抑制することができ、回転中における基板の保持を安定化させることができる。一方、スピンベースの回転を停止した状態で、基板の落下に伴う衝撃を緩和しつつ、基板の保持を開放することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この基板処理装置は、ほぼ円形の基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの裏面に形成された薄膜とウエハＷの表面の周縁部および端面に形成されている薄膜を同時に除去することができるものである。この基板処理装置は、ウエハＷをその表面を上方に向けてほぼ水平に保持するとともに、この保持したウエハＷのほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに回転するスピンチャック１を処理カップ（図示せず）の中に備えている。
【００２５】
スピンチャック１は、回転駆動機構としてのモータ２の駆動軸である回転軸に結合されて回転されるようになっている。この回転軸は、中空軸とされていて、その内部には、純水（脱イオン化された純水）またはエッチング液を供給することができる処理液供給管３が挿通されている。この処理液供給管３には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面中央に近接した位置に吐出口を有する中心軸ノズル（固定ノズル）が結合されており、この中心軸ノズルの吐出口から、ウエハＷの下面に向けて、純水またはエッチング液を供給できる。
【００２６】
処理液供給管３には、純水供給源に接続された純水供給バルブ４またはエッチング液供給源に接続されたエッチング液供給バルブ５を介して、純水またはエッチング液が所要のタイミングで供給されるようになっている。
エッチング液には、ウエハＷの表面（上面または下面）から除去しようとする薄膜の種類に応じた種類のものが適用される。たとえば、ウエハＷの下面等から銅薄膜等の金属膜を除去するときには、たとえば、塩酸と過酸化水素水との混合液、フッ酸と過酸化水素水との混合液、またはフッ酸と硝酸との混合液がエッチング液として用いられる。また、ポリシリコン膜、アモルファスシリコン膜またはシリコン酸化膜をウエハＷから除去するときには、たとえば、フッ酸と硝酸との混合液がエッチング液として用いられる。さらに、ウエハＷ上の酸化膜を除去するときには、たとえば、希フッ酸がエッチング液として用いられる。
【００２７】
なお、図示はしないが、ウエハＷの上面に向けて純水やエッチング液を供給するために、ウエハＷの上方とウエハＷの上方から外れた位置との間で往復移動可能なスキャンノズルがさらに備えられていてもよい。このスキャンノズルは、ウエハＷの上面全面に対して処理を行うような場合に用いられる。
スピンチャック１の上方には、スピンチャック１に保持されたウエハＷに対向する円盤状の遮断板６が水平に設けられている。この遮断板６は、ウエハＷの上面のほぼ全域を覆うことができる大きさに形成されていて、昇降駆動機構７に結合されたアーム８の先端付近に、鉛直軸回りの回転が可能であるように取り付けられている。
【００２８】
昇降駆動機構７によって、遮断板６をスピンチャック１に対して昇降させることができる。また、遮断板６は、回転駆動機構９によって、スピンチャック１の回転軸線と同一回転軸線上で回転させることができるようになっており、また、不活性ガスとしての窒素ガスを、遮断板６とウエハＷとの間の空間に吐出することができるようになっている。窒素ガスは、窒素ガス供給バルブ１０から、窒素ガス供給管１１を介して、遮断板６の下面中央付近に設けられた窒素ガス吐出口（図示せず）へと導かれるようになっている。また、必要に応じて、遮断板６の中央下面に設けたノズルから、純水供給バルブ１２からの純水やその他の処理液をウエハＷの上面に供給することができる。
【００２９】
図２は、スピンチャック１の平面図である。スピンチャック１は、円盤状のスピンベース２１（回転ベース）を備え、このスピンベース２１の上面には、その周縁部にほぼ等角度間隔で複数個（この実施形態では６個）の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３が配置されている。これらのうち、周方向に沿って１つ置きに配置された３つの保持部材Ｆ１〜Ｆ３は、第１保持部材群Ｆ（第１グループ）を構成していて、これらは連動してウエハＷを挟持し、またその挟持を解除するように動作する。残る３つの保持部材Ｓ１〜Ｓ３は、第２保持部材群Ｓ（第２グループ）を構成しており、これらは連動してウエハＷを挟持し、またその挟持を解除するように動作する。
【００３０】
第１保持部材群Ｆを構成する保持部材Ｆ１〜Ｆ３は、ウエハＷをほぼ１２０度ずつの角度間隔の端面位置で挟持する。また、第２保持部材群Ｓを構成する保持部材Ｓ１〜Ｓ３は、ウエハＷをほぼ１２０度の角度間隔の端面位置で挟持する。第１および第２保持部材群ＦおよびＳの両方、すなわち、保持部材Ｆ１〜Ｆ３およびＳ１〜Ｓ３のすべてによってウエハＷを挟持する場合には、ほぼ６０度の角度間隔の６箇所の端面位置においてウエハＷを挟持することができる。
【００３１】
この実施形態では、第１保持部材群Ｆを構成する保持部材Ｆ１〜Ｆ３は、ウエハＷをスピンベース２１の回転軸心に対して中心合わせするように位置決めするための位置決め保持部材である。すなわち、これらの位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３によってウエハＷを挟持することにより、ウエハＷの中心をスピンベース２１の回転軸線上に位置決めすることができる。一方、第２保持部材群Ｓを構成する保持部材Ｓ１〜Ｓ３は、第１保持部材群Ｆによって位置決めされて保持されているウエハＷを補助的に保持する補助保持部材である。位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３およびこれを駆動する駆動機構の加工精度、組立精度および調整精度は、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３およびその駆動機構の加工精度、組立精度および調整精度よりも高くなっている。換言すれば、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３およびその駆動機構に関しては、部品の加工精度および組立精度、ならびにその調整精度は、さほど高くなくてもよい。これは、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３によるウエハＷの保持によって、ウエハＷの位置決め精度が確保されるからである。
【００３２】
図３および図４は、スピンベース２１に備えられた動作変換機構の配置を説明するための斜視図である。図３には、スピンベース２１の上板２２（図５参照）を取り除いた構成が示されており、図４には、スピンベース２１の上板２２および下板２３（図５参照）をいずれも取り除いた構成が示されている。
スピンベース２１には、保持部材Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を連動して作動させるための第１動作変換機構ＦＴ１と、保持部材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を連動して動作させるための第２動作変換機構ＦＴ２とが設けられている。第１動作変換機構ＦＴ１は、保持部材Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３をそれぞれ作動させるためのリンク機構３１，３２，３３と、これらのリンク機構３１〜３３を連動させるための作動部材としての第１連動リング３４とを備えている。同様に、第２動作変換機構ＦＴ２は、保持部材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ作動させるためのリンク機構４１，４２，４３と、これらのリンク機構４１〜４３を連動させるための作動部材としての第２連動リング４４とを備えている。
【００３３】
第１連動リング３４および第２連動リング４４は、スピンベース２１の回転軸線に対して同心に配置されたほぼ円環状の部材であり、第２連動リング４４は、第１連動リング３４よりも外側に配置されている。これらの第１および第２連動リング３４，４４は、スピンベース２１の回転軸線に沿って昇降可能となっており、第１連動リング３４を昇降させることによって、保持部材Ｆ１〜Ｆ３を作動させることができ、第２連動リング４４を昇降させることによって、保持部材Ｓ１〜Ｓ３を作動させることができる。
【００３４】
図５はスピンチャック１の縦断面図である。スピンベース２１は、上板２２と下板２３とをボルトで固定して構成されており、上板２２と下板２３との間に第１および第２動作変換機構ＦＴ１，ＦＴ２を収容する収容空間が形成されている。上板２２および下板２３の中央部には、スピンベース２１を貫通する貫通孔２４が形成されている。この貫通孔２４を通り、さらに、スピンチャック１の回転軸２５を挿通するように、処理液供給管３が配置されている。この処理液供給管３の上端には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面中央に対向する吐出口２６ａを有する中心軸ノズル２６が固定されている。
【００３５】
回転軸２５はモータ２の駆動軸と一体化しており、モータ２を貫通して設けられている。モータ２を包囲するようにケーシング２７が配置されており、このケーシング２７は、さらに、筒状のカバー部材２８によって包囲されている。カバー部材２８の上端はスピンベース２１の下面近傍にまで及んでおり、その上端付近の内面にはシール機構２９が配置されている。このシール機構２９はスピンベース２１の下面に固定されたシール部材３０に摺接するようになっており、これにより、シール機構２９と回転軸２５との間には、スピンベース２１とカバー部材２８とによって区画され、外部雰囲気から遮断された密閉空間である機構部収容空間５０が形成されている。
【００３６】
この機構部収容空間５０には、作動部材としての第１および第２連動リング３４，４４を順次作動させるための順次作動機構５１が備えられている。この順次作動機構５１は、第１および第２連動リング３４，４４の下方において、これらの下面に対向するように配置された駆動力伝達部材としての駆動リング５２と、この駆動リング５２を回転軸２５に沿って上下動させる上下駆動機構５５とを備えている。駆動リング５２は、回転軸２５に直交する平面（水平面）に沿って配置された平板状円環部材であり、その第１および第２連動リング３４，４４側の表面には、平板円環状の樹脂板５３が固定されている。この樹脂板５３の上面は、第１および第２連動リング３４，３５の下面に当接する水平な当接面５４（以下、駆動リング５２の当接面として説明する。）を形成している。
【００３７】
上下駆動機構５５によって駆動リング５２を上昇させることによって、当接面５４を第１および第２連動リング３４，４４の下面に当接させることができる。そして、当接面５４が第１および第２連動リング３４，４４に当接している状態で、上下駆動機構５５によって駆動リング５２を上下動させることにより、第１および第２連動リング３４，４４を上下動させることができる。
【００３８】
駆動リング５２が十分下方の位置にあって、当接面５４が第１および第２連動リング３４，４４のいずれとも接していない状態（図５に示されている状態）では、第１および第２連動リング３４，４４の下面間には、段差Δｈだけの高低差が生じるようになっている。より具体的には、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３に対応した第１連動リング３４の下面の方が、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３に対応した第２連動リング４４の下面よりも、段差Δｈだけ高い位置にある。したがって、駆動リング５２が上昇するとき、当接面５４は、まず第２連動リング４４を持ち上げ、段差Δｈに対応した時間だけ遅れて第１連動リング３４を持ち上げる。一方、駆動リング５２が下降するとき、当接面５４は、まず、第１連動リング３４の下面から離間し、その後、段差Δｈに対応した時間だけ遅れて第２連動リング４４の下面から離間する。このように、駆動リング５２と第１および第２連動リング３４，４４とが係合解除状態（離間状態）から係合状態（当接状態）に至るまでの駆動リング５２の上下動のストロークが、第１および第２連動リング３４，４４間で異なっている。
【００３９】
なお、この実施形態では、内側に配置された第１連動リング３４に対応する保持部材Ｆ１〜Ｆ３を位置決め保持部材とし、外側に配置された第２連動リング４４に対応する保持部材Ｓ１からＳ３を補助保持部材としているが、保持部材Ｆ１〜Ｆ３を補助保持部材として用い、保持部材Ｓ１〜Ｓ３を位置決め保持部材として用いるようにしてもよい。この場合には、第２連動リング４４の下面が第１連動リング３４の下面よりも段差Δｈだけ高い位置に配置されるようにすればよい。
【００４０】
図６および図７は、順次作動機構５１の構成を説明するための斜視図であり、図８は、上下駆動機構５５の構成を説明するために駆動リング５２および樹脂板５３を一部切り欠いて示す斜視図である。上下駆動機構５５は、ケーシング２７の上蓋部２７ａに固定されたベース５６と、ベース５６に本体部５７Ａが固定され、その軸部５７Ｂの上端が駆動リング５２に結合された上下動案内手段としてのリニアブッシュ５７と、ベース５６と駆動リング５２との間に回転自在に保持された回転リング５８と、この回転リング５８を所定角度だけ往復回動させるための回動駆動手段としてのエアシリンダ５９と、回転リング５８の回動を駆動リング５２の上下動に変換する運動変換手段としてのカム機構６０とを備えている。
【００４１】
ベース５６は、回転軸２５が挿通する挿通孔を中央に有する円環形状に形成されている。このベース５６の上面側に、周方向に関して等間隔で３個のリニアブッシュ５７が配置されている。これらのリニアブッシュ５７は、それぞれ、回転軸２５に平行な鉛直方向に沿って固定された筒状の本体部５７Ａによって、軸部５７Ｂを鉛直方向に案内するように構成されている。各軸部５７Ｂの上端は駆動リング５２の下面に結合されている。これにより、駆動リング５２は、回転軸２５に沿って、上下動可能とされている。軸部５７Ｂにはコイルばね５７Ｃが巻装されている。コイルばね５７は駆動リング５２が下降するときに、これを受け止めてショックを和らげる。
【００４２】
ベース５６の内周部からは、固定筒６１が回転軸２５に沿って上方に立ち上がっている。この固定筒６１の内方を回転軸２５が挿通している。固定筒６１の上縁部の近傍には、外向きのフランジ６１ａが形成されており、その上方側に軸受け取り付け部を形成している。この軸受け取り付け部に、リング状の軸受け６２の内輪が固定されている。軸受け６２の外輪は、回転リング５８の内周部に固定されている。これにより、回転リング５８は、回転軸２５のまわりで回動可能に支持されている。回転リング５８には、周方向にほぼ等間隔で３箇所に長孔６３が形成されている。この長孔６３は、周方向に延びて形成されている。この長孔６３に、リニアブッシュ５７の軸部５７Ｂが挿通されている。長孔６３の周方向の長さは、回転リング５８の往復回動幅よりも若干長くされており、これにより、回転リング５８がリニアブッシュ５７の軸部５７Ｂと干渉することなく往復回動できるようになっている。
【００４３】
エアシリンダ５９は、ベース５６の上面に固定されたシリンダ本体５９Ａと、このシリンダ本体５９Ａに対して進退するロッド５９Ｂとを備えている。この実施形態では、エアシリンダ５９は、電磁弁によりロッド５９Ｂをシリンダ本体５９Ａ内へ伸縮させる制御を実施している。シリンダ本体５９Ａは、ロッド５９Ｂを回転リング５８外周の接線とほぼ平行な方向に進退させるようにベース５６に取り付けられている。ロッド５９Ｂの先端には、ジョイント６５が固定されている。このジョイント６５は、リンクブロック６６に取り付けられた軸６７に結合されている。リンクブロック６６は、回転リング５８の下面に固定されている。軸６７は、鉛直方向に沿う姿勢でリンクブロック６６に取り付けられており、リンクブロック６６の下方へと突出している。ジョイント６５は、鉛直軸線周りの相対回動を許容した状態でロッド５９Ｂを軸６７に結合するものである。この構成によって、エアシリンダ５９を駆動してロッド５９Ｂを進退させると、このロッド５９Ｂの直線運動が、ジョイント６５およびリンクブロック６６を介して回転リング５８へと伝達され、この回転リング５８の回動運動へと変換される。
【００４４】
カム機構６０は、回転リング５８の外周に沿って、ほぼ等間隔で、３個設けられている。各カム機構６０は、回転リング５８の上面に固定されたカムブロック７０と、このカムブロック７０に係合するカムフォロワ７１とを備えている。３個のカムブロック７０にそれぞれ対応する３個のカムフォロワ７１は、駆動リング５２の外側面に、周方向にほぼ等間隔で取り付けられている。カムフォロワ７１は、この実施形態では、駆動リング５２の半径方向に沿う回転軸線まわりに回転可能なローラ部材で構成されている。
【００４５】
カムブロック７０は、大略的に、回転リング５８の外周の接線方向に沿って延びる直方体形状に形成されている。このカムブロック７０には、内側（回転軸２５側）に開いたカム溝７２が形成されている。このカム溝７２は、カムブロック７０の底面から上面に向かって斜めに形成されている。カム溝７２の底面は、回転リング５８の接線方向に沿うとともに、一定勾配の傾斜面からなるカム面７３を形成している。
【００４６】
カムフォロワ７１は、カムブロック７０のカム溝７２と回転リング５８の上面とによって区画される空間内に位置している。エアシリンダ５９に駆動エアが供給されていないときには、ロッド５９Ｂは最大伸張状態となっている。このとき、カムフォロワ７１はカム溝７２内の最低部にあって、回転リング５８の上面に接している。この状態が図６に示されている。
【００４７】
この状態から、エアシリンダ５９に駆動エアが供給されると、ロッド５９Ｂがシリンダ本体５９Ａへと伸縮する。これにより、回転リング５８が回動すると、カムブロック７０とカムフォロワ７１とが相対的に変位する。これにより、カムフォロワ７１は、カム面７３に沿って転動することにより、回転リング５８の上面から離れて上方へと変位し、図７に示す状態へと至る。これにより、カムフォロワ７１に固定されている駆動リング５２が上方へと変位する。すなわち、カム面７３は、エアシリンダ５９が駆動されてロッド５９Ｂが収縮することにより引き起こされる回転リング５８の回転方向上流側ほど高くなる傾斜面に形成されている。
【００４８】
エアシリンダ５９への駆動エアの供給を停止すると、ロッド５９Ｂは伸張状態に戻る。これにより、カムフォロワ７１はカム面７３上を転動して下降し、回転リング５８の上面に接する状態（図６参照）へと戻る。これに伴い、駆動リング５２も下降することになる。リニアブッシュ５７の軸部５７Ｂに巻装されたコイルばね５７Ｃは、エアシリンダ５９への駆動エアの供給が停止されたときに、初期位置へと下降する駆動リング５２を受け止めて衝撃を吸収する。
【００４９】
図９は第１動作変換機構ＦＴ１を構成するリンク機構３１の構成を説明するための斜視図である。保持部材Ｆ１は、鉛直方向に回転可能な軸３５の上端に固定されており、平面視においてほぼ楔形状の板状部９５において軸３５の回転軸線から離れた位置にウエハＷの端面に対向するように当接部９６を立設して構成されている。板状部９５の回転中心には、ウエハ支持部９５ａが突設されている。このウエハ支持部９５ａは、ウエハＷの下面において周縁部から微小距離だけ内方に入り込んだ位置に対応する位置に設けられており、ウエハＷの下面の周縁部を下方から支持する。
【００５０】
軸３５には、保持部材Ｆ１よりも下方において側方に突出したレバー３６が固定されており、このレバー３６の先端には鉛直上方に延びるピン３６ａが立設されている。リンク機構３１は、このレバー３６と、レバー３６に係合する長穴３７ａを有する揺動板３７と、この揺動板３７に結合されたクランク部材３８と、このクランク部材３８の軸部３８ａを回転自在に軸支する軸受け部３９ａを有するレバー３９と、このレバー３９に結合されたクランク部材４０と、このクランク部材４０の一方の軸部４０ａを回転自在に支持する軸受け部材４５と、クランク部材４０の他方の軸部４０ｂと係合する長穴４６ａを有する昇降部材４６とを有している。この昇降部材４６の下端は、第１連動リング３４の上面に結合されている。
【００５１】
図４および図５に示すように、第１連動リング３４の上面側には、等角度間隔で複数本（この実施形態では３本）のガイド軸４７が回転軸２５に沿う鉛直上方に向かって立設されている。このガイド軸４７は、スピンベース２１の下板２３を貫通し、スピンベース２１内に設けられたブッシュ４８によって、昇降可能に保持されている。
したがって、第１連動リング３４は、駆動リング５２によって下方から持ち上げられると、水平姿勢を維持しつつ、回転軸２５に沿って昇降することになる。これに伴い、昇降部材４６が昇降すると、クランク部材４０が軸受け部材４５に支持された軸部４０ａを中心に回動することになる。昇降部材４６に形成された長穴４６ａは、水平方向に延びており、これにより、昇降部材４６の昇降運動は、クランク部材４０の回動へとスムーズに変換される。
【００５２】
クランク部材４０の回動により、レバー３９が揺動し、その軸受け部３９ａに支持されたクランク部材３８が平面視においてスピンベース２１の周方向に沿って移動する。揺動板３７に形成された長穴３７ａは、スピンベース２１の半径方向に沿って長く形成されていて、この長穴３７ａに鉛直方向に沿ってピン３６ａが係合しているため、揺動板３７は、水平姿勢を保持しつつ、スピンベース２１に対して若干上下動しながら揺動することになる。この揺動板３７の揺動に伴い、ピン３６ａがスピンベース２１の周方向に沿って変位するから、これにより、レバー３６が軸３５を介して保持部材Ｆ１の回動を引き起こす。このようにして、リンク機構３１は、第１連動リング３４の昇降運動を、保持部材Ｆ１の回動運動へと変換する。
【００５３】
リンク機構３２，３３の構成は、リンク機構３１の構成と同様であり、これらは、第１連動リング３４の働きにより、連動して動作する。
保持部材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応するリンク機構４１，４２，４３の構成も、リンク機構３１とほぼ同様であるので、それらの主要部にはリンク機構３１の場合と同じ参照符号を付すこととし、その説明を省略する。ただし、第２連動リング４４は第１連動リング３４よりもスピンベース２１の半径方向外方側に位置しているから、クランク部材４０の軸部４０ａはリンク機構３１の場合よりも短くなっており、それに応じて、軸受け部材４５の構成が若干異なっている。なお、図３〜図５において、４９は、第２連動リング４４に立設されたガイド軸であって、第１連動リング３４に立設されたガイド軸４７と同様な機能を有し、かつ、ガイド軸４７と同様に、ブッシュ９２を介して、スピンベース２１に対して昇降可能に結合されている。
【００５４】
図４および図５に示されているとおり、リンク機構３１，３２，３３の昇降部材４６には、スピンベース２１の下板２３の下面と第１連動リング３４の上面との間に圧縮コイルばね９３が巻装されている。これにより、第１連動リング３４は、下方に向かって付勢されており、その結果として、保持部材Ｆ１は当接部９６がスピンベース２１の半径方向内方に向かう閉方向へと付勢されている。
【００５５】
さらに、リンク機構４１，４２，４３についても同様に、昇降部材４６には、スピンベース２１の下板２３の下面と第２連動リング４４の上面との間に圧縮コイルばね９４が巻装されている。したがって、保持部材Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、当接部９６がスピンベース２１の半径方向内方へと向かう閉方向に向かって付勢されている。よって、駆動リング５２が十分に下方にあれば、ウエハＷは圧縮コイルばね９３，９４のばね力により閉方向に付勢された保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３によって挟持されることになる。このように圧縮コイルばね９３，９４の弾性力を利用してウエハＷを弾性的に挟持する構成であるので、ウエハＷの破損が生じにくいという利点がある。
【００５６】
図１０は、保持部材Ｆ１の構成を説明するための側面図である。ただし、他の保持部材Ｆ２，Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３も共通の構成となっている。
保持部材Ｆ１は、前述のとおり、ウエハＷの周縁部の下面を支持するウエハ支持部９５ａと、ウエハＷの周端面を側方から保持する当接部９６とを備えてており、ウエハ支持部９５ａを中心として鉛直軸線まわりに回動されるようになっている。この回動により、当接部９６をウエハＷの周端面に対して近接／離反させることができ、ウエハＷを保持する保持位置と、このような保持を解除してウエハＷから離間した開放位置とに変位させることができる。当接部９６は、ウエハＷの周端面に対向した内向きのＶ字状断面を有する溝状のウエハ受け部９７を備えている。当接部９６をウエハＷの周端面に押し当てて前記保持位置へと移動させると、その過程で、ウエハＷはウエハ受け部９７にせり上がり、ウエハ支持部９５ａから微小距離だけ上方に浮き上がった状態となる。逆に、当接部９６を前記保持位置から前記開放位置へと移動させると、ウエハＷは、その自重によって、ウエハＷ受け部９７の傾斜に従って下降し、ウエハ支持部９５ａ上に置かれる。
【００５７】
図１１は、前記基板処理装置の制御に関連する構成を説明するためのブロック図である。この基板処理装置には、各部の制御を行うための制御装置１００が備えられている。この制御装置１００は、スピンチャック１を回転させるためのモータ２、純水供給バルブ４、エッチング液供給バルブ５、昇降駆動機構７、回転駆動機構９、窒素ガス供給バルブ１０、純水供給バルブ１２、エアシリンダ５９などの動作を制御する。
【００５８】
ウエハＷの受け渡し時の動作は、次のとおりである。
ウエハＷに対する処理が行われていないとき、制御装置１００は、昇降駆動機構７を制御して遮断板６を上方の退避位置に退避させておき、また、回転駆動機構９を制御して、遮断板６を回転停止状態に制御する。さらに、制御装置１００は、純水供給バルブ４，１２、エッチング液供給バルブ５および窒素ガス供給バルブ１０をいずれも閉成状態に制御する。また、制御装置１００は、モータ２を停止して、スピンチャック１を回転停止状態に制御する。
【００５９】
基板搬送ロボット（図示せず）によって未処理のウエハＷをスピンチャック１に搬入するとき、これに先だって、制御装置１００は、エアシリンダ５９を駆動する。すなわち、エアシリンダ５９に対して駆動エアを供給させる。これにより、ロッド５９Ｂが収縮し、回転リング５８の回動を引き起こす結果、カム機構６０の働きによって、駆動リング５２が上昇する。駆動リング５２の当接面５４は、まず、第２連動リング４４に当接し、段差Δｈに対応する時間の後に、第１連動リング３４に当接する。そして、これらの第１および第２連動リング３４，４４が、圧縮コイルばね９３，９４のばね力に抗して押し上げられることによって、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３は、いずれも、保持位置（初期位置）から開放位置へと変位する。このときの駆動リング５２の位置（上方位置）が、当該駆動リング５２の「開放位置」である。
【００６０】
この状態で、基板搬送ロボットは、スピンチャック１上にウエハＷを置き、その後、スピンチャック１から退避する。ウエハＷは、このとき、６個の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ支持部９５ａによって、周縁部の下面の６箇所において支持された状態となる。
次いで、制御装置１００は、エアシリンダ５９への駆動エアの供給を停止する。すると、駆動リング５２は、圧縮コイルばね９３，９４のばね力によって下方に付勢されている第１および第２連動リング３４，４４によって下方へと押され、さらにその自重によって下降する。この過程で、まず、第１連動リング３４が駆動リング５２の当接面５４から離れて、駆動リング５２による支持から解放される。これにより、圧縮コイルばね９３の働きにより、第１保持部材群Ｆを構成する３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３がウエハＷの周端面に当接して当該ウエハＷを挟持する。これによって、スピンベース２１の回転軸線上にウエハＷの中心が一致するように、ウエハＷが位置決めされる。その後に、段差Δｈに対応する時間だけ遅れて、第２連動リング４４が駆動リング５２の当接面５４から離れ、駆動リング５２による支持から解放される。その結果、圧縮コイルばね９４の働きにより、第２保持部材群Ｓを構成する補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３がウエハＷの周端面に当接して、当該ウエハＷを挟持する。このときの駆動リング５２の位置（下方位置）が、当該駆動リング５２の「保持位置」である。
【００６１】
こうして、第１保持部材群Ｆによる挟持によってウエハＷが３方向から位置決めされた後に、第２保持部材群Ｓによって補助的にウエハＷが保持される。その結果、ウエハＷを位置決めされた状態でその周縁部の６箇所において安定に保持することができる。保持されたウエハＷの周縁部は、各保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３において、ウエハ支持部９５ａから微小距離だけ上方に離間した位置において、ウエハ受け部９７によって保持された状態となっている。
【００６２】
ウエハＷに対する処理が終了して、処理済みのウエハＷをスピンチャック１から搬出するときには、制御装置１００は、エアシリンダ５９に駆動エアを供給させ、そのロッド５９Ｂを収縮させる。これにより、駆動リング５２が上昇し、その当接面５４は、まず第２連動リング４４に当接し、第２連動リング４４を段差Δｈの分だけ押し上げた後に、第１連動リング３４に当接する。これにより、第２保持部材群Ｓを構成する補助保持部材Ｓ１〜Ｓ２によるウエハＷの挟持が解かれ、その後に、第１保持部材群Ｆを構成する位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持が解かれることになる。
【００６３】
位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持を最後に解除することにより、挟持解除後にも、ウエハＷをスピンチャック１に対して正確に位置決めされた状態とすることができる。これにより、その後に、基板搬送ロボットによってウエハＷを搬出するときに、基板搬送ロボットは、適正位置でウエハＷを保持することができるから、搬送不良を抑制または防止できる。
【００６４】
また、最初に補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３による挟持を解除することによって、これらの補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３においては、ウエハＷの周縁部がウエハ受け部９７の傾斜に従って下降し、ウエハ支持部９５ａに支持された状態に至る。その後に、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持が解除されることにより、これらの位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３において、ウエハＷの周縁部がウエハ受け部９７の傾斜に従って下降し、ウエハ支持部９５ａに支持された状態に至る。これにより、６個の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ支持部９５ａ上にウエハＷが一気に落下するようなことがなく、ウエハＷをウエハ支持部９５ａ上に静かに着地させることができる。これにより、ウエハＷの落下に伴うパーティクルの発生、ウエハＷの欠損、スピンチャック１からのウエハＷの落下等を抑制または防止できる。
【００６５】
ウエハＷが搬入されてから搬出されるまでのウエハＷの処理内容の一例を以下に概説する。
ウエハＷがスピンチャック１に搬入されると、制御装置１００は、モータ２を付勢してスピンチャック１を回転させるとともに、昇降駆動機構７を制御して遮断板６を下降させてウエハＷの近傍の高さまで導いた後に、回転駆動機構９を付勢し、遮断板６をスピンチャック１と同期回転させる。
【００６６】
その後、制御装置１００は、エッチング液供給バルブ５、窒素ガス供給バルブ１０を開放する。これによって、中心軸ノズル２６からウエハＷの下面の中央に向けてエッチング液が供給される。このエッチング液は、ウエハＷの下面を伝って半径方向外方側へと導かれ、ウエハＷの端面を伝って上面側へと回り込む。この回り込み量は、遮断板６の中央から吹き出される窒素ガスによって規制されることになる。その結果、ウエハＷの裏面全面をエッチング処理することができるとともに、ウエハＷの端面の不要物をエッチング除去でき、さらにウエハＷの上面の周縁部における不要物をエッチング除去することができる。
【００６７】
エッチング液によりウエハＷを処理した後には、制御装置１００はエッチング液供給バルブ５を閉じて、純水供給バルブ４，１２を開く。これにより、ウエハＷの上下面に純水が供給され、純水リンス処理が行われる。
その後、制御装置１００は、純水供給バルブ４，１２を閉じると共に、モータ２を制御して、スピンチャック１を高速回転させる。これによって、ウエハＷの上下面の水分が振り切られ、乾燥処理が行われる。
【００６８】
この乾燥処理の後、制御装置１００は、スピンチャック１および遮断板６の回転を停止させ、さらに遮断板６を上方の退避位置に退避させる。この状態で、スピンチャック１上の処理済みのウエハＷが基板搬送ロボットによって搬出される。さらに処理すべき未処理のウエハＷがあれば、同様の処理が繰り返される。
以上のように、この実施形態によれば、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３からなる第１保持部材群ＦによってウエハＷを位置決めして挟持した後に、別の３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３からなる第２保持部材群ＳによってウエハＷを補助的に挟持するようにしている。３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３の部品加工精度および組立精度等を合わせ込むのは比較的容易であり、ウエハＷをたとえば±０．３ｍｍ以内の精度でスピンチャック１の回転軸線に対して位置決めすることができる。この３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による位置決めを先に行うことにより、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によってウエハＷをその後に補助的に挟持したときにも、ウエハＷの位置を正確に保つことができる。しかも、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３については、さほど高い部品加工精度および組立精度等が必要となることもない。
【００６９】
このようにして、ウエハＷをスピンチャック１の回転軸線に対して正確に位置合わせして保持することができるので、スピンチャック１を回転したときにウエハＷに生じる遠心力を小さくすることができる。これにより、ウエハＷを安定に保持することができる。
さらにまた、この実施形態によれば、３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの挟持を解いた後に、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持を解除するようにしている。これにより、挟持解除された後のウエハＷは、スピンチャック１上に正確に位置決めされた状態で置かれている。したがって、基板搬送ロボットによるウエハＷの搬出を良好に行うことができる。
【００７０】
そればかりでなく、ウエハＷの挟持を段階的に解除していることから、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ支持部９５ａの上方に微小距離を開けて保持されているウエハＷが一気に落下することがない。これにより、衝撃に起因するパーティクルの発生、ウエハＷの欠損、スピンチャック１からのウエハＷの落下を抑制または防止することができる。
【００７１】
さらにまた、この実施形態では、一つの駆動源（エアシリンダ５９）を用いて、第１保持部材群Ｆと第２保持部材群Ｓとをタイミングをずらせて駆動することができる。これにより、簡単な構成で、ウエハＷの保持／解除を良好に行うことができる。
図１２は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための断面図であり、前述の図５に示す構成に代えて用いることができるスピンチャック１の構成例が示されている。この図１２において、前述の図５に示された各部に対応する部分には、図５の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００７２】
この実施形態では、機構部収容空間５０内において、ケーシング２７の上蓋部２７ａ上には、回転軸２５を取り囲むほぼ円環状のギヤケース１５１が取り付けられている。ギヤケース１５１上には、図１３の平面図に示すように、第１モータＭ１および第２モータＭ２が、回転軸２５に対して対称な位置に固定されている。なお、図１２は、図１３のXII-XII線断面図である。
【００７３】
ギヤケース１５１の内部には、図１２に示されているように、その内壁面の内周側および外周側にそれぞれ軸受け１５２，１５３が圧入されている。軸受け１５２，１５３は回転軸２５に対して同軸に配置されている。内側の軸受け１５２の回転側リングには、回転軸２５を包囲するリング状の第１ギヤ１５４が固定されており、外側の軸受け１５３の回転側リングには回転軸２５を包囲するリング状の第２ギヤ１５５が固定されている。したがって、ギヤケース１５１内において、第１ギヤ１５４および第２ギヤ１５５は回転軸２５に対して同軸的に回転可能であり、第２ギヤ１５５は第１ギヤ１５４よりも外側に位置している。第１ギヤ１５４は、外周側にギヤ歯を有し、第２ギヤ１５５は、内周側にギヤ歯を有している。
【００７４】
第１モータＭ１の駆動軸に固定されたピニオン１５６は、第１ギヤ１５４と第２ギヤ１５５との間に入り込み、内側に配置された第１ギヤ１５４に噛合している。同様に、図１３に示されているとおり、第２モータＭ２の駆動軸に固定されたピニオン１５７は、第１ギヤ１５４と第２ギヤ１５５との間に位置し、外側に配置された第２ギヤ１５５に噛合している。
【００７５】
ギヤケース１５１上にはさらに、モータＭ１，Ｍ２を回避した位置に、一対の第１ボールねじ機構１６１，１６１が回転軸２５を挟んで対向する位置（すなわち、回転軸２５の側方）に配置されている。さらに、ギヤケース１５１上には、モータＭ１，Ｍ２および第１ボールねじ機構１６１，１６１を回避した位置に、他の一対の第２ボールねじ機構１６２，１６２が、回転軸２５を挟んで対向するように位置（すなわち、回転軸２５の側方）に配置されている。
【００７６】
第１ボールねじ機構１６１，１６１は、図１２に示されているように、回転軸２５と平行に配置されたねじ軸１６３と、このねじ軸１６３に螺合するボールナット１６４とを備えている。ねじ軸１６３は、ギヤケース１５１の上蓋部に軸受け部１６５を介して取り付けられており、その下端は、ギヤケース１５１の内部に及んでいる。このねじ軸１６３の下端には、ギヤ１６６が固定されており、このギヤ１６６は第１ギヤ１５４と第２ギヤ１５５との間に入り込み、内側に配置された第１ギヤ１５４に噛合している。
【００７７】
一方、ボールナット１６４には第１非回転側可動部材１６８が取り付けられている。この第１非回転側可動部材１６８は、回転軸２５を取り囲む環状の部材であって、その内周面には、回転軸２５を取り囲むように設けられた第１軸受け１７１の非回転側リング１７１ｆが固定されている。第１軸受け１７１の回転側リング１７１ｒは非回転側リング１７１ｆよりも回転軸２５に対して内方側に配置されている。この回転側リング１７１ｒは、回転軸２５を取り囲む環状の第１回転側可動部材１８１の外周面側に固定されている。第１回転側可動部材１８１は、回転軸２５の外周面に突出して設けられた案内レール１９１に係合している。この案内レール１９１は、回転軸２５に平行な方向に沿って形成されており、これにより、第１回転側可動部材１８１は、回転軸２５に沿う方向に案内されて移動可能な状態で、回転軸２５に結合されている。
【００７８】
第１モータＭ１を駆動してピニオン１５６を回転させると、この回転は第１ギヤ１５４に伝達される。これによって、第１ギヤ１５４に噛合しているギヤ１６６が回転して、ボールねじ機構１６１，１６１のねじ軸１６３が回転する。これによって、ボールナット１６４およびこれに結合された第１非回転側可動部材１６８が回転軸２５に沿って昇降することになる。回転軸２５とともに回転することになる第１回転側可動部材１８１は、軸受け１７１を介して第１非回転側可動部材１６８に結合されているから、この第１非回転側可動部材１６８の昇降により、案内レール１９１に沿って昇降されることになる。
【００７９】
図１４に示すように、第１ボールねじ機構１６１，１６１によって昇降されるリング状の第１非回転側可動部材１６８の外方には、別のリング状の第２非回転側可動部材１７８が配置されている。第１非回転側可動部材１６８には、一対の第１ボールねじ機構１６１，１６１のボールナット１６４に対応する位置に半径方向外方に突出した一対の突出部１６９，１６９が形成されており、さらに、これらの突出部１６９，１６９とは周方向に沿ってずれた位置に別の一対の突出部１７０，１７０が形成されている。この一対の突出部１７０，１７０には、回転軸２５に沿う方向に延びるガイド軸１６７，１６７が結合されている。このガイド軸１６７，１６７は、回転軸２５に沿う鉛直方向に沿って案内されるようになっており、これによって、第１非回転側可動部材１６８は、水平姿勢を保持しつつ回転軸２５に沿って昇降することになる。
【００８０】
一方、リング状の第２非回転側可動部材１７８は、第２ボールねじ機構１６２，１６２に対応する位置に、半径方向内方に突出した一対の突出部１７９，１７９を有している。第２ボールねじ機構１６２，１６２は、上記第１ボールねじ機構１６１と同様な構成を有しているが、そのねじ軸の下端に設けられたギヤは、ギヤケース１５１内の第１ギヤ１５４と第２ギヤ１５５との間において、第２ギヤ１５５に内側から噛合している。したがって、同じく第２ギヤ１５５に噛合しているピニオン１５７を第２モータＭ２によって駆動すれば、第２ボールねじ機構１６２，１６２のボールナットが昇降することになる。このボールナットが、第２非回転側可動部材１７８の突出部１７９，１７９に結合されている。
【００８１】
第２非回転側可動部材１７８において、突出部１７９，１７９に対して周方向にずれた位置には、別の一対の突出部１８０，１８０が、半径方向内方に突出した状態で設けられている。これらの突出部１８０，１８０には、ガイド軸１７７，１７７がそれぞれ結合されている。これらのガイド軸１７７，１７７は、回転軸２５に沿う鉛直方向に沿って案内されるようになっている。これによって、第２非回転側可動部材１７８は、水平姿勢を保ちながら、回転軸２５に沿う鉛直方向に昇降することになる。
【００８２】
図１２に示すように、第２非回転側可動部材１７８の外周面には、回転軸２５を取り囲むように設けられた第２軸受け１７２の非回転側リング１７２ｆが固定されている。この第２軸受け１７２の回転側リング１７２ｒは、回転軸２５を取り囲むリング状の第２回転側可動部材１８２の内周面に固定されている。第２回転側可動部材１８２の上面には、案内ピン１９２が回転軸２５に沿う鉛直上方に向けて植設されている。
【００８３】
第２ボールねじ機構１６２，１６２のナットとともに第２非回転側可動部材１７８が昇降するとき、第２軸受け１７２を介して結合された第２回転側可動部材１８２も同時に昇降する。
図１５は第１動作変換機構ＦＴ１を構成するリンク機構３１の構成を説明するための斜視図である。前述の第１の実施形態の場合とほぼ同様の構成であるが、第１連動リング３４は、第１回転側可動部材１８１の外周側の肩部１８１ａと掛かり合う位置に配置されている点が異なる。したがって、第１連動リング３４は、第１回転側可動部材１８１とともに、回転軸２５に沿って昇降することになる。
【００８４】
図１６は、第２連動リング４４と、リンク機構４１，４２，４３の昇降部材４６との結合部付近の構成を示す分解斜視図である。第２連動リング４４の上面には、１２０度間隔で３本の昇降部材４６が立設されている。また、第２連動リング４４の上面において昇降部材４６とはずれた位置に、段付きの貫通孔１９４が１８０度間隔で２箇所形成されており、この貫通孔１９４に、ブッシュ１９３がはめ込まれるようになっている。このブッシュ１９３に、第２回転側可動部材１８２の上面に立設された案内ピン１９２が挿通するようになっている。この案内ピン１９２は、その下端のねじ部１９２ａを第２回転側可動部材１８２の上面に形成されたねじ孔１８２ａに螺合させることにより、この第２回転側可動部材１８２に固定されている。
【００８５】
このようにして、案内ピン１９２がブッシュ１９３に係合することにより、第２回転側可動部材１８２と第２連動リング４４および昇降部材４６（ただし、リンク機構４１，４２，４３に対応するもの）との相対回転が規制されている。
よって、第２ボールねじ機構１６２によって、第２非回転側可動部材１７８が昇降されると、昇降部材４６、第２連動リング４４および第２回転側可動部材１８２は、回転軸２５の方向に沿って昇降移動することになる。
【００８６】
保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの挟持状態を検出するために、図１３、図１５および図１６に示すように、第１連動リング３４および第２連動リング４４の高さ（回転軸２５に沿う方向に位置）をそれぞれ検出する位置センサ１９７，１９８が設けられている。位置センサ１９７，１９８は、機構部収容空間５０（図１２参照）内に配置されており、図１７の部分拡大断面図に示すように、ギヤケース１５１の上面にそれぞれ固定されている。
【００８７】
位置センサ１９７，１９８は、所定の基準位置から第１および第２連動リング３４，４４までの距離に応じて連続的に変動する検出信号を出力するものである。位置センサ１９７，１９８は、たとえば図１５および図１６に示すように、反射式のレーザ変位センサで構成されており、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を第１および第２連動リング３４，４４の下面の所定位置に向けて照射する投光部Ｌａと、第１および第２連動リング３４，４４からの反射光Ｌ１′，Ｌ２′をそれぞれ受光する受光部Ｌｂとを有し、この受光部Ｌｂでの受光状態に応じて、上記基準位置から第１および第２連動リング３４，４４までの距離をそれぞれ検出するものである。レーザ光Ｌ１，Ｌ２および反射光Ｌ１′，Ｌ２′の光路を確保するために、第１非回転側可動部材１６８の外周縁および第２非回転側可動部材１７８内周縁の該当位置には、凹部１６８ａ，１７８ａ（図１４参照）がそれぞれ形成されている。
【００８８】
受光部Ｌｂは、たとえば、ＣＣＤ素子のようなラインセンサからなり、このラインセンサを構成する個々の検出画素は、レーザ光Ｌ１の光路に対して所定角度θをなす方向からの反射光をそれぞれ受光する。これにより、いずれの検出画素によって反射光が受光されるかによって、距離の検出が可能になる。
位置センサ１９７，１９８は、第１および第２連動リング３４，４４の高さに応じて連続的に変動する検出信号を出力するから、第１および第２の連動リング３４，４４が、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の当接部９６がウエハＷの端面から退避した状態（開放状態）に対応する第１の高さ（開放位置）と、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３がウエハＷの端面に当接してこのウエハＷを挟持している状態（挟持状態）に対応する第２の高さ（保持位置）と、スピンベース２１上にウエハＷが存在せず、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の当接部９６がウエハＷの端面位置よりもスピンベース２１の半径方向内方側に入り込んだ状態（ウエハ無し状態）に対応する第３の高さとにあるときの各検出信号を、調整段階において予め調べて当該基板処理装置の制御装置１００（図１８参照）に教示しておくことで、第１および第２連動リング３４，４４の高さの検出を通じて、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の状態をそれぞれ検出することができる。なお、この実施形態では、第１の高さが最も高く、第２の高さが次いで高く、第３の高さが最も低い。
【００８９】
この実施形態では、第１および第２連動リング３４，４４は独立に上下動させることができる。そのため、第１および第２連動リング３４，４４は、第１および第２回転側可動部材１８１，１８２によって下方から支持されていない状態において、それらの下面の高さが異なっている必要はない。
図１８は、この基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。マイクロコンピュータ等を含む制御装置１００は、上記の第１および第２モータＭ１，Ｍ２を制御し、さらに、スピンチャック１を回転させるためのモータ２、回転駆動機構９、昇降駆動機構７を制御する。さらに、制御装置１００は、窒素ガス供給バルブ１０、純水供給バルブ１２、純水供給バルブ４およびエッチング液供給バルブ５の開閉を制御する。
【００９０】
この制御装置１００には、位置センサ１９７，１９８が出力する検出信号を数値化して第１および第２連動リング３４，４４の位置を表す数値情報である位置情報をそれぞれ生成する第１数値化処理部１０１および第２数値化処理部１０２からの位置情報が入力されるようになっている。また、制御装置１００に備えられた記憶部１００Ｍには、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の開放状態を検出するためのしきい値、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の挟持状態を検出するためのしきい値、および保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ無し状態を検出するためのしきい値が予め格納されている。
【００９１】
制御装置１００は、第１および第２数値化処理部１０１，１０２が出力する位置情報を取り込み、これらの位置情報と上記しきい値とに基づいて、保持部材Ｆ１〜Ｆ３および保持部材Ｓ１〜Ｓ３の各状態（開放状態、挟持状態、ウエハ無し状態）を判定するための保持部材状態判定処理を実行する。
図示しない基板搬送ロボットによってウエハＷがスピンチャック１に受け渡されるとき、制御装置１００は、モータＭ１，Ｍ２を停止状態に制御し、回転駆動機構９を停止状態に制御し、さらに昇降駆動機構７を遮断板６がスピンチャック１の上方の退避位置に退避した状態となるように制御する。さらに、制御装置１００は、バルブ１０，１２，４，５をいずれも閉状態に制御する。
【００９２】
また、制御装置１００は、第１および第２数値化処理部１０１，１０２が出力する位置情報を参照して、第１および第２連動リング３４，４４がいずれも上昇位置（上記第１の高さ。開放状態）となるように第１および第２モータＭ１，Ｍ２を制御する。これにより、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３は、いずれも、当接部９６がスピンベース２１の半径方向外方側に退避した開放状態とされる。この状態で、基板搬送ロボットは、ウエハＷを保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の板状部９５のウエハ支持部９５ａに載置する。
【００９３】
この状態から、制御装置１００は、第１モータＭ１を制御することにより、第１ボールねじ機構１６１を駆動し、ボールナット１６４を下降させる。これにより、第１回転側可動部材１８１が下降するから、第１連動リング３４が下降して、昇降部材４６が圧縮コイルばね９３からのばね力および重力を受けて下降する。その結果、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３の回動が生じ、それらの当接部９６がウエハＷの端面に当接して、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３によって、ウエハＷが挟持されることになる。これにより、ウエハＷの中心がスピンチャック１の回転軸線上に一致するようにウエハＷの位置決めが達成される。
【００９４】
次に、制御装置１００は、第２モータＭ２を制御することにより、第２ボールねじ機構１６２を駆動し、そのボールナットを下降させる。これにより、第２回転側可動部材１８２が下降するから、第２連動リング４４が下降して、これに結合された昇降部材４６が圧縮コイルばね９４からのばね力および重力を受けて下降する。その結果、第２動作変換機構ＦＴ２の働きにより、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３の回動が生じ、それらの当接部９６がウエハＷの端面に当接する。こうして、６個の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３によって、６箇所の周端面でウエハＷが保持される。各保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３においては、ウエハＷの周端縁は横向きＶ字形のウエハ受け部９７に入り込むので、ウエハＷの周縁部の下面はウエハ支持部９５ａの上方に微小距離だけ離間した高さで保持されることになる。
【００９５】
その後、制御装置１００は、モータ２を付勢してスピンチャック１を回転させるとともに、昇降駆動機構７を制御して遮断板６を下降させてウエハＷの近傍の高さまで導いた後に、回転駆動機構９を付勢し、遮断板６をスピンチャック１と同期回転させる。
その後、制御装置１００は、エッチング液供給バルブ５、窒素ガス供給バルブ１０を開放する。これによって、中心軸ノズル２６からウエハＷの下面の中央に向けてエッチング液が供給される。このエッチング液は、ウエハＷの下面を伝って半径方向外方側へと導かれ、ウエハＷの端面を伝って上面側へと回り込む。この回り込み量は、遮断板６の中央から吹き出される窒素ガスによって規制されることになる。その結果、ウエハＷの裏面全面をエッチング処理することができるとともに、ウエハＷの端面の不要物をエッチング除去でき、さらにウエハＷの上面の周縁部における不要物をエッチング除去することができる。
【００９６】
エッチング液によりウエハＷを処理した後には、制御装置１００はエッチング液供給バルブ５を閉じて、純水供給バルブ４，１２を開く。これにより、ウエハＷの上下面に純水が供給され、純水リンス処理が行われる。
その後、制御装置１００は、純水供給バルブ４，１２を閉じると共に、モータ２を制御して、スピンチャック１を高速回転させる。これによって、ウエハＷの上下面の水分が振り切られ、乾燥処理が行われる。
【００９７】
この乾燥処理の後、制御装置１００は、スピンチャック１および遮断板６の回転を停止させ、さらに遮断板６を上方の退避位置に退避させる。
さらに制御装置１００は、第２モータＭ２を駆動して、第２非回転側可動部材１７８を圧縮コイルばね９４のばね力に抗して上昇させる。これにより、第２回転側可動部材１８２が押し上げられ、それに伴って、第２動作変換機構ＦＴ２の働きによって、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３の回転が生じる。これにより、それらの当接部９６がウエハＷの周端面から退避するので、ウエハＷの周縁部はウエハ受け部９７の下側の傾斜面に案内されながらウエハ支持部９５ａ上に着地する。こうして、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの保持が解除される。
【００９８】
次に、制御装置１００は、第１モータＭ１を駆動して、第１非回転側可動部材１６８を圧縮コイルばね９３のばね力に抗して上昇させる。これにより、第１回転側可動部材１８１が押し上げられ、それに伴って、第１動作変換機構ＦＴ２の働きにより、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３の回転が生じる。これにより、それらの当接部９６がウエハＷの周端面から退避する。したがって、ウエハＷの周縁部は、ウエハ受け部９７の下側の傾斜面に案内されながらウエハ支持部９５ａ上に着地する。こうして、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による保持が解除される。
【００９９】
その後は、基板搬送ロボットによって、スピンチャック１上のウエハＷが搬出される。さらに処理すべき未処理のウエハＷがあれば、同様の処理が繰り返される。
以上のように、この実施形態においても、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３からなる第１保持部材群ＦによってウエハＷを３方向から位置決めして挟持した後に、別の３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３からなる第２保持部材群ＳによってウエハＷを補助的に挟持するようにしている。したがって、前述の第１の実施形態の場合と同様に、ウエハＷを高精度でスピンチャック１の回転軸線上に位置決めして保持することができる。
【０１００】
また、この実施形態でも、３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの挟持を解いた後に、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持を解除するようにしているから、ウエハＷが精度よく位置決めされた状態でウエハＷの挟持を解除できる。その結果、基板搬送ロボットによるウエハＷの搬出を良好に行うことができる。
さらにまた、ウエハＷの挟持を段階的に解除していることから、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ支持部９５ａの上方に微小距離を開けて保持されているウエハＷが一気に落下することがない。これにより、衝撃に起因するパーティクルの発生、ウエハＷの欠損、スピンチャック１からのウエハＷの落下を抑制または防止することができる。
【０１０１】
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の第１の実施形態では、第１連動リング３４と第２連動リング４４との間で、下面の高さに段差Δｈだけの高低差を設けておき、これによって、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３と、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３との開閉動作に時間差を生じさせるようにしている。しかし、第１および第２連動リング３４，４４の下面の高さに段差Δｈを設けなくとも、同様な動作が可能である。たとえば、駆動リング５２の当接面５４に段差を形成しておいてもよい。すなわち、第１および第２連動リング３４，４４の下面の高さを等しくしておく一方で、当接面５４において、第１連動リング３４に対向する部分の高さを、第２連動リング４４に対向する部分の高さよりも低くしておけばよい。また、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３と補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３との間で、軸３５に対する板状部９５の取り付け角度を異ならせておいてもよい。すなわち、たとえば、第１および第２連動リング３４，４４を同時に作動するようにしておく一方で、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３の当接部９６が補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３の当接部９６よりも若干内方（回転軸２５に近い方）に位置するように、板状部９５の取り付け角度を調整しておけばよい。
【０１０２】
また、前述の第１および第２の実施形態では、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３と３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３とを備えた構成について説明したが、３個の位置決め保持部材と１個または２個の補助保持部材とを備えた構成としてもよいし、３個の位置決め保持部材と４個以上の補助保持部材とを備えた構成としてもよい。また、補助保持部材は、一気にウエハＷを挟持／開放する必要はなく、１個ずつウエハＷを挟持／解除するように動作してもよいし、少なくとも１つの補助保持部材を含むグループ単位で、時間間隔を開けて、挟持／解除するように動作してもよい。
【０１０３】
さらにまた、ウエハＷの保持を解除するときにウエハＷが落下することによる不具合は、４個以上の保持部材によるウエハＷの周縁部の保持を順次開放すれば抑制または防止できる。すなわち、たとえば、４個の保持部材によってウエハＷの周縁部が保持される場合に、この４個の保持部材によるウエハＷの保持を、たとえば、１個ずつ解除していってもよいし、２個ずつ順に解除してもよい。むろん、保持部材の数は、５個以上であってもよい。
【０１０４】
たとえば、前述の第１の実施形態の構成を変形して、６個の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のそれぞれに対応する６個の連動リングを回転軸２５まわりに同心円状に設け、それらの連動リングの下面の高さを微小高さずつ異ならせておくとともに、これらに対向する水平な当接面を有する駆動リングを前記６個の連動リングの下方で上下動させる構成とすることが考えられる。これにより、６個の保持部材によるウエハＷの挟持／解除を、タイミングをずらせて生じさせることができる。
【０１０５】
また、前述の第２の実施形態では、モータＭ１，Ｍ２およびボールねじ機構１６１，１６２によって第１および第２非回転側可動部材１６８，１７８を昇降させているが、エアシリンダ等の他の駆動機構を用いて第１および第２非回転側可動部材１６８，１７８を昇降させることもできる。
また、前述の実施形態では、処理対象の基板として、半導体ウエハを例にとったが、この発明は、光ディスク等の他の円形基板のほか、液晶表示装置用ガラス基板などの角形基板に対しても適用が可能である。
【０１０６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。
【図２】上記基板処理装置に備えられたスピンチャックの平面図である。
【図３】スピンベースに備えられた動作変換機構の配置を説明するための斜視図である。
【図４】同じくスピンベースに備えられた動作変換機構の配置を説明するための斜視図である。
【図５】スピンチャックの縦断面図である。
【図６】位置決め保持部材および補助保持部材を順に作動させるための順次作動機構の構成を説明するための斜視図である。
【図７】同じく位置決め保持部材および補助保持部材を順に作動させるための順次作動機構の構成を説明するための斜視図である。
【図８】順次作動機構に備えられた上下駆動機構の構成を説明するための斜視図である。
【図９】保持部材を作動させるためのリンク機構の構成を説明するための斜視図である。
【図１０】保持部材の構成を説明するための側面図である。
【図１１】前記基板処理装置の制御に関連する構成を説明するためのブロック図である。
【図１２】この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置のスピンチャックに関連する構成を説明するための断面図である（図１３のXII−XII線断面）。
【図１３】前記第２の実施形態において保持部材を駆動するための駆動機構の構成を説明するための平面図である。
【図１４】図１３の駆動機構によって駆動される第１および第２非回転側可動部材の構成を説明するための平面図である。
【図１５】前記第１および第２非回転側可動部材から伝達される駆動力を保持部材の動作に変換する動作変換機構の構成を説明するための斜視図である。
【図１６】動作変換機構の他の部分の構成を説明するための斜視図である。
【図１７】保持部材と連動する第１および第２連動リングの高さを検出するための構成を説明するための部分拡大断面図である。
【図１８】前記第２の実施形態の基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ スピンチャック
２ モータ
３ 処理液供給管
４ 純水供給バルブ
５ エッチング液供給バルブ
６ 遮断板
７ 昇降駆動機構
８ アーム
９ 回転駆動機構
１０ 窒素ガス供給バルブ
１１ 窒素ガス供給管
１２ 純水供給バルブ
２１ スピンベース
２２ 上板
２３ 下板
２４ 貫通孔
２５ 回転軸
２６ 中心軸ノズル
２６ａ 吐出口
２７ ケーシング
２７ａ 上蓋部
２８ カバー部材
２９ シール機構
３０ シール部材
３１〜３３ リンク機構
３４ 第１連動リング
３５ 軸
３６ レバー
３６ａ ピン
３７ 揺動板
３７ａ 長穴
３８ クランク部材
３８ａ 軸部
３９ レバー
３９ａ 軸受け部
４０ クランク部材
４０ａ，４０ｂ 軸部
４１〜４３ リンク機構
４４ 第２連動リング
４５ 軸受け部材
４６ 昇降部材
４６ａ 長穴
４７ ガイド軸
４８ ブッシュ
４９ ガイド軸
５０ 機構部収容空間
５１ 順次作動機構
５２ 駆動リング
５３ 樹脂板
５４ 当接面
５５ 上下駆動機構
５６ ベース
５７ リニアブッシュ
５７Ａ 本体部
５７Ｂ 軸部
５８ 回転リング
５９ エアシリンダ
５９Ａ シリンダ本体
５９Ｂ ロッド
６０ カム機構
６１ 固定筒
６１ａ フランジ
６２ 軸受け
６３ 長孔
６５ ジョイント
６６ リンクブロック
６７ 軸
７０ カムブロック
７１ カムフォロワ
７２ カム溝
７３ カム面
９２ ブッシュ
９３，９４ 圧縮コイルばね
９５ 板状部
９５ａ ウエハ支持部
９６ 当接部
９７ ウエハ受け部
１００ 制御装置
１００Ｍ 記憶部
１０１ 第１数値化処理部
１０２ 第２数値化処理部
１５１ ギヤケース
１５２，１５３ 軸受け
１５４ 第１ギヤ
１５５ 第２ギヤ
１５６，１５７ ピニオン
１６１ 第１ボールねじ機構
１６２ 第２ボールねじ機構
１６３ ねじ軸
１６４ ボールナット
１６５ 軸受け部
１６６ ギヤ
１６７ ガイド軸
１６８ 第１非回転側可動部材
１６８ａ 凹部
１６９，１７０ 突出部
１７１ 第１軸受け
１７１ｆ 非回転側リング
１７１ｒ 回転側リング
１７２ 軸受け
１７２ｆ 非回転側リング
１７２ｒ 回転側リング
１７７ ガイド軸
１７８ 第２非回転側可動部材
１７９，１８０ 突出部
１８１ 第１回転側可動部材
１８１ａ 肩部
１８２ 第２回転側可動部材
１８２ａ ねじ孔
１９１ 案内レール
１９２ 案内ピン
１９２ａ ねじ部
１９３ ブッシュ
１９４ 貫通孔
１９７，１９８ 位置センサ
Ｆ 第１保持部材群
Ｆ１〜Ｆ３ 位置決め保持部材
Ｓ 第２保持部材群
Ｓ１〜Ｓ２ 補助保持部材
ＦＴ１ 第１動作変換機構
ＦＴ２ 第２動作変換機構
Ｌａ 投光部
Ｌｂ 受光部
Ｍ１ 第１モータ
Ｍ２ 第２モータ
Ｗ ウエハ
Δｈ 段差
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を保持する基板保持装置に関する。保持対象の基板の例としては、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などを挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、基板に対して処理液等による処理を施すための基板処理装置が用いられる。基板を一枚ずつ処理する枚葉型の基板処理装置には、基板を保持して回転するスピンチャックが備えられており、このスピンチャックに基板を保持させて回転させる一方で、その基板に対して処理液などを供給することにより、基板処理が行われる。
【０００３】
スピンチャックは、円盤状のスピンベースと、このスピンベースの周縁部に設けられた複数の挟持部材と、この複数の挟持部材を作動させる挟持部材駆動機構とを含む。たとえば、ほぼ円形の基板である半導体ウエハの保持に適用されるスピンチャックでは、６個の挟持部材がスピンベースの周縁部に等間隔で設けられ、これらの６個の挟持部材が協働して半導体ウエハを挟持する。
【０００４】
直径約２０センチメートルのウエハが主流であった従前の基板処理装置に備えられていたスピンチャックのなかには、３個の挟持部材によってウエハを挟持するものもあったが、直径約３０センチメートル以上の大口径ウエハを取り扱う必要がある昨今の基板処理装置では、６個の挟持部材を備えるのが通常である。これは、大口径ウエハを３個の挟持部材で挟持すると、基板周縁部に無視できない撓みが生じ、基板保持が不安定になるだけでなく、基板表面における処理むらが生じるおそれがあるからである。
【０００５】
挟持部材は、たとえば、ウエハ下面の周縁部に当接するウエハ支持部と、ウエハの周端面に当接する端面当接部とを有している。端面当接部は、たとえば、側面視においてウエハ端面に向かって開いた横転Ｖ字形の微少な保持溝を有しており、この保持溝にウエハ周端面を受け入れて保持する構成となっている。保持対象のウエハはウエハ支持部上に一旦置かれ、その後に、端面当接部がウエハの周端面に当接するように移動し、他の挟持部材の端面当接部と協働してウエハを保持する。このとき、端面当接部は、ウエハ周縁部を若干持ち上げ、これにより、ウエハ周縁部はウエハ支持部から微少距離だけ上方に離間した位置で保持されることになる。端面当接部がウエハ周端面から離間してウエハの保持を開放するときには、ウエハの周縁部が自重により下降して、ウエハ支持部上に着地する。
【０００６】
基板搬送ロボットによって搬入されるウエハをスピンチャックに保持させるとき、および処理済みのウエハを払い出すためにスピンチャックによるウエハの保持を開放するときは、いずれも、６個の挟持部材が同時に駆動される。
各挟持部材は、それぞれ、ばねによって保持位置に向けて付勢されている。したがって、挟持部材駆動機構は、ウエハの保持を開放すべきときには、ばね力に抗して挟持部材を開放位置へと移動させる駆動力を発生し、ウエハを保持すべきときには、挟持部材への外力を取り除いて、ばね力によって挟持部材を保持位置へと導く。このばね力によって、ウエハが保持されることになる。
【特許文献１】特開２００４−１１１９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
基板搬送ロボットがスピンチャックにウエハを搬入して、挟持部材のウエハ支持部にウエハを載置した状態では、ウエハの中心とスピンチャックの回転中心とが一致していることは稀である。したがって、通常、ウエハは、偏心状態でスピンチャックに載置された状態となる。この偏心状態のウエハを６個の挟持部材で同時に挟持すると、ウエハは、その偏心状態がほとんど矯正されることなく保持されてしまう。これは、最初にウエハ周端面に当接した挟持部材がウエハの位置を矯正するよりも早く他の挟持部材がウエハの周端面に当接して、ウエハ位置の矯正を阻害するからであると推測される。６個の端面当接部がウエハを偏心させない位置で挟持するように調整できれば可能であるが、調整に時間を要し、治具等を使用しても複雑な調整を必要とする。
【０００８】
また、個々の部品の加工精度の限界、組立精度の限界、およびばね定数のばらつきのために、６個の挟持部材の端面当接部を等しい力でウエハ周端面に当接させることは、実際上不可能である。以上より、ウエハの中心をスピンチャックの回転中心に正確に（要求精度範囲内で）一致させることができない。
このように、ウエハが偏心した状態でスピンチャックを回転させると、ウエハが大口径であればあるほど、大きな遠心力が発生し、ウエハの保持が不安定になるおそれがある。
【０００９】
さらに、スピンチャックからウエハを開放するときにも、ウエハが偏心した状態となるので、基板搬送ロボットは、偏心した状態のウエハを受け取ることになる。そのため、基板の受け渡し時に、ウエハが落下するおそれがある。
また、６個の挟持部材によるウエハの保持を同時に開放すると、ウエハ支持部から上方に離間した状態で保持されていたウエハは、ウエハ支持部まで一気に落下する。この落下時の衝撃により、パーティクルが生じてウエハを汚染したり、ウエハがスピンチャックから落下したり、ウエハに欠けが生じたりするおそれがある。
【００１０】
そこで、この発明の一つの目的は、基板を正確に位置合わせして保持することができる基板保持装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、基板の保持を開放するときの衝撃を緩和することができる基板保持装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、簡単な構成で基板を正確に位置合わせして保持することができる基板保持装置を提供することである。
【００１１】
この発明のさらに他の目的は、簡単な構成で、基板の保持を開放するときの衝撃を緩和することができる基板保持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）の縁部の異なる位置にそれぞれ当接し、協働して基板を保持（たとえばほぼ水平姿勢に保持）する少なくとも４個の保持部材（Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３）と、基板の保持および開放の際に、前記少なくとも４個の保持部材を駆動する保持部材駆動手段（ＦＴ１，ＦＴ２，５１；ＦＴ１，ＦＴ２，Ｍ１，Ｍ２，１６１，１６２，１６８，１７８，１８１，１８２）とを含み、前記少なくとも４個の保持部材は、それぞれ少なくとも１つの保持部材を含む複数のグループ（Ｆ，Ｓ）に分類されており、前記保持部材駆動手段は、基板を保持または開放する際に、各グループの保持部材を他の少なくとも１つのグループの保持部材からタイミングをずらして駆動させるものである、基板保持装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【００１３】
この構成によれば、基板を保持するとき、または基板の保持を開放するときに、複数のグループの保持部材がタイミングをずらして駆動される。基板を保持するときにタイミングをずらすようにすれば、最初に基板の縁部に当接する保持部材のグループによって基板位置が矯正された後に、残りの保持部材が基板の縁部に当接して基板を保持するようになる。その結果、基板を正確に位置合わせして保持することができる。また、基板の保持を開放するときにタイミングをずらすようにすれば、基板の保持を段階的に解除することができるので、基板が一気に落下するようなことがなく、基板保持の開放時における衝撃を緩和することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記少なくとも４個の保持部材は、基板の周端面の異なる位置にそれぞれ当接可能に構成されており、前記複数のグループは、基板を位置決めして保持可能な３個の位置決め保持部材からなる第１グループ（Ｆ）と、当該３個の位置決め保持部材以外の保持部材からなる第２グループ（Ｓ）とを含み、前記保持部材駆動手段は、基板を保持するに際して、前記第１グループを構成する前記３個の位置決め保持部材（好ましくは第１グループの位置決め保持部材のみ）によって基板を保持し、その後に、前記第２グループの保持部材を前記３個の位置決め保持部材によって保持されている基板に当接させるものである、請求項１記載の基板保持装置である。
【００１５】
この構成によれば、基板を保持する際に、まず、３個の位置決め保持部材によって、３方向から基板が挟持される。これにより、基板が位置決めされた状態で保持され、その後に、第２グループの保持部材によって基板が保持される。こうして、基板を正確に位置決めした状態で、４箇所以上で基板の縁部を保持できる。この場合、３個の位置決め保持部材によって基板位置が矯正されるので、この３個の位置決め保持部材の構成部品の加工精度および組立精度等によって基板保持位置の精度が決まることになる。３個の位置決め保持部材の加工精度等を合わせ込むのは、４個以上（たとえば６個）の保持部材間の加工精度等を合わせ込むのに比較して格段に容易である。したがって、この発明の構成によって、要求精度（たとえば、±０．３ｍｍ以下）内で基板を位置合わせして保持することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記保持部材駆動手段は、基板の保持を開放するに際して、前記第２グループの保持部材を基板から離間させ、その後に、前記第１グループを構成する３個の位置決め保持部材を基板から離間させるものである、請求項２記載の基板保持装置である。
また、請求項４の発明は、前記少なくとも４個の保持部材は、基板の周端面の異なる位置にそれぞれ当接可能に構成されており、前記複数のグループは、基板を位置決めして保持可能な３個の位置決め保持部材からなる第１グループ（Ｆ）と、当該３個の位置決め保持部材以外の保持部材からなる第２グループ（Ｓ）とを含み、前記保持部材駆動手段は、前記少なくとも４個の保持部材によって保持されている基板を開放するに際して、前記第２グループの保持部材を基板から離間させ、その後に、前記第１グループを構成する３個の位置決め保持部材を基板から離間させるものである、請求項１記載の基板保持装置である。
【００１７】
これらの請求項の発明によれば、位置決め保持部材以外の保持部材による基板保持を開放した後に、位置決め保持部材による保持を開放（最後に開放）するようになっているので、位置決め保持部材によって位置決めされた正確な位置に基板が配置されている状態で、基板の保持を解除できる。これにより、その後に、基板搬送ロボットのハンド等によって基板を搬出したりするときに、基板の落下等の搬送不良が生じることを抑制または防止できる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、前記少なくとも４個の保持部材は、基板に当接する際に基板を持ち上げながら保持位置に移動し、基板から離間する際に基板の自重による下降を許容しながら開放位置に移動するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板保持装置である。
この構成によれば、基板を保持するときに複数の保持部材の駆動タイミングをずらすようにすれば、基板の縁部の上昇タイミングが各部でずれるので、基板を徐々に持ち上げることができ、基板保持の際の衝撃を緩和できる。また、基板を開放するときに複数の保持部材の駆動タイミングをずらすようにすれば、基板の縁部の下降タイミングが各部でずれるので、基板が一気に落下するようなことがなく、基板保持の開放時における衝撃を緩和することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、前記保持部材駆動手段は、個々のグループの保持部材にそれぞれ連結された複数の作動部材（３４，４４）と、この複数の作動部材を順に作動させる順次作動手段（５１；Ｍ１，Ｍ２，１６１，１６２，１６８，１７８，１８１，１８２）とを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板保持装置である。この構成によれば、複数の作動部材を順に作動させることによって、複数の保持部材をグループ間で時間間隔を開けて作動させることができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、前記複数の作動部材は、保持部材が基板を保持している状態に対応した保持位置と、保持部材が基板から離間している状態に対応した開放位置との間で変位可能に設けられており、前記順次作動手段（５１）は、前記作動部材を保持位置と開放位置との間で変位させるものであり、個々のグループの作動部材に共通に駆動力を与えることができる駆動力伝達部材（５２）を含み、前記駆動力伝達部材と複数のグループの各作動部材との係合または係合解除が時間間隔を開けて生じるようになっている、請求項６記載の基板保持装置である。
【００２１】
この構成によれば、駆動力伝達部材を駆動することによって、作動部材が時間間隔を開けて作動し、それに応じて、複数の保持部材はグループ間で時間間隔を開けて作動することになる。こうして、駆動力伝達部材に駆動力を与える単一の駆動源（５９）を用いて、複数の保持部材をグループ毎にタイミングをずらして駆動することができる。これにより、簡単な構成で、基板を正確に位置合わせして保持したり、基板保持の開放時における基板への衝撃を緩和したりすることができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、前記駆動力伝達部材と前記複数の作動部材とが係合解除状態から係合状態に至るまでの前記駆動力伝達部材のストロークが、前記作動部材毎に異なっている、請求項７記載の基板保持装置である。この構成により、複数の作動部材をタイミングをずらして駆動することができる。
請求項９記載の発明は、前記少なくとも４個の保持部材を支持する回転ベース（２１）と、この回転ベースを回転駆動する回転駆動機構（２）と、前記回転駆動機構および前記保持部材駆動手段を制御し、前記回転駆動機構を停止して前記回転ベースの回転を停止した状態で、前記保持部材駆動手段を作動させる制御手段（１００）とをさら含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板保持装置である。
【００２３】
この構成により、スピンベースの回転を停止した状態で基板を正確に位置決めして保持し、その後にスピンベースを回転して基板を回転することができる。基板が正確に位置決めされることにより、基板の重心とスピンベースの回転中心とを高精度に一致させることができるので、基板に働く遠心力を最小限に抑制することができ、回転中における基板の保持を安定化させることができる。一方、スピンベースの回転を停止した状態で、基板の落下に伴う衝撃を緩和しつつ、基板の保持を開放することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。この基板処理装置は、ほぼ円形の基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの裏面に形成された薄膜とウエハＷの表面の周縁部および端面に形成されている薄膜を同時に除去することができるものである。この基板処理装置は、ウエハＷをその表面を上方に向けてほぼ水平に保持するとともに、この保持したウエハＷのほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに回転するスピンチャック１を処理カップ（図示せず）の中に備えている。
【００２５】
スピンチャック１は、回転駆動機構としてのモータ２の駆動軸である回転軸に結合されて回転されるようになっている。この回転軸は、中空軸とされていて、その内部には、純水（脱イオン化された純水）またはエッチング液を供給することができる処理液供給管３が挿通されている。この処理液供給管３には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面中央に近接した位置に吐出口を有する中心軸ノズル（固定ノズル）が結合されており、この中心軸ノズルの吐出口から、ウエハＷの下面に向けて、純水またはエッチング液を供給できる。
【００２６】
処理液供給管３には、純水供給源に接続された純水供給バルブ４またはエッチング液供給源に接続されたエッチング液供給バルブ５を介して、純水またはエッチング液が所要のタイミングで供給されるようになっている。
エッチング液には、ウエハＷの表面（上面または下面）から除去しようとする薄膜の種類に応じた種類のものが適用される。たとえば、ウエハＷの下面等から銅薄膜等の金属膜を除去するときには、たとえば、塩酸と過酸化水素水との混合液、フッ酸と過酸化水素水との混合液、またはフッ酸と硝酸との混合液がエッチング液として用いられる。また、ポリシリコン膜、アモルファスシリコン膜またはシリコン酸化膜をウエハＷから除去するときには、たとえば、フッ酸と硝酸との混合液がエッチング液として用いられる。さらに、ウエハＷ上の酸化膜を除去するときには、たとえば、希フッ酸がエッチング液として用いられる。
【００２７】
なお、図示はしないが、ウエハＷの上面に向けて純水やエッチング液を供給するために、ウエハＷの上方とウエハＷの上方から外れた位置との間で往復移動可能なスキャンノズルがさらに備えられていてもよい。このスキャンノズルは、ウエハＷの上面全面に対して処理を行うような場合に用いられる。
スピンチャック１の上方には、スピンチャック１に保持されたウエハＷに対向する円盤状の遮断板６が水平に設けられている。この遮断板６は、ウエハＷの上面のほぼ全域を覆うことができる大きさに形成されていて、昇降駆動機構７に結合されたアーム８の先端付近に、鉛直軸回りの回転が可能であるように取り付けられている。
【００２８】
昇降駆動機構７によって、遮断板６をスピンチャック１に対して昇降させることができる。また、遮断板６は、回転駆動機構９によって、スピンチャック１の回転軸線と同一回転軸線上で回転させることができるようになっており、また、不活性ガスとしての窒素ガスを、遮断板６とウエハＷとの間の空間に吐出することができるようになっている。窒素ガスは、窒素ガス供給バルブ１０から、窒素ガス供給管１１を介して、遮断板６の下面中央付近に設けられた窒素ガス吐出口（図示せず）へと導かれるようになっている。また、必要に応じて、遮断板６の中央下面に設けたノズルから、純水供給バルブ１２からの純水やその他の処理液をウエハＷの上面に供給することができる。
【００２９】
図２は、スピンチャック１の平面図である。スピンチャック１は、円盤状のスピンベース２１（回転ベース）を備え、このスピンベース２１の上面には、その周縁部にほぼ等角度間隔で複数個（この実施形態では６個）の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３が配置されている。これらのうち、周方向に沿って１つ置きに配置された３つの保持部材Ｆ１〜Ｆ３は、第１保持部材群Ｆ（第１グループ）を構成していて、これらは連動してウエハＷを挟持し、またその挟持を解除するように動作する。残る３つの保持部材Ｓ１〜Ｓ３は、第２保持部材群Ｓ（第２グループ）を構成しており、これらは連動してウエハＷを挟持し、またその挟持を解除するように動作する。
【００３０】
第１保持部材群Ｆを構成する保持部材Ｆ１〜Ｆ３は、ウエハＷをほぼ１２０度ずつの角度間隔の端面位置で挟持する。また、第２保持部材群Ｓを構成する保持部材Ｓ１〜Ｓ３は、ウエハＷをほぼ１２０度の角度間隔の端面位置で挟持する。第１および第２保持部材群ＦおよびＳの両方、すなわち、保持部材Ｆ１〜Ｆ３およびＳ１〜Ｓ３のすべてによってウエハＷを挟持する場合には、ほぼ６０度の角度間隔の６箇所の端面位置においてウエハＷを挟持することができる。
【００３１】
この実施形態では、第１保持部材群Ｆを構成する保持部材Ｆ１〜Ｆ３は、ウエハＷをスピンベース２１の回転軸心に対して中心合わせするように位置決めするための位置決め保持部材である。すなわち、これらの位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３によってウエハＷを挟持することにより、ウエハＷの中心をスピンベース２１の回転軸線上に位置決めすることができる。一方、第２保持部材群Ｓを構成する保持部材Ｓ１〜Ｓ３は、第１保持部材群Ｆによって位置決めされて保持されているウエハＷを補助的に保持する補助保持部材である。位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３およびこれを駆動する駆動機構の加工精度、組立精度および調整精度は、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３およびその駆動機構の加工精度、組立精度および調整精度よりも高くなっている。換言すれば、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３およびその駆動機構に関しては、部品の加工精度および組立精度、ならびにその調整精度は、さほど高くなくてもよい。これは、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３によるウエハＷの保持によって、ウエハＷの位置決め精度が確保されるからである。
【００３２】
図３および図４は、スピンベース２１に備えられた動作変換機構の配置を説明するための斜視図である。図３には、スピンベース２１の上板２２（図５参照）を取り除いた構成が示されており、図４には、スピンベース２１の上板２２および下板２３（図５参照）をいずれも取り除いた構成が示されている。
スピンベース２１には、保持部材Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を連動して作動させるための第１動作変換機構ＦＴ１と、保持部材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を連動して動作させるための第２動作変換機構ＦＴ２とが設けられている。第１動作変換機構ＦＴ１は、保持部材Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３をそれぞれ作動させるためのリンク機構３１，３２，３３と、これらのリンク機構３１〜３３を連動させるための作動部材としての第１連動リング３４とを備えている。同様に、第２動作変換機構ＦＴ２は、保持部材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ作動させるためのリンク機構４１，４２，４３と、これらのリンク機構４１〜４３を連動させるための作動部材としての第２連動リング４４とを備えている。
【００３３】
第１連動リング３４および第２連動リング４４は、スピンベース２１の回転軸線に対して同心に配置されたほぼ円環状の部材であり、第２連動リング４４は、第１連動リング３４よりも外側に配置されている。これらの第１および第２連動リング３４，４４は、スピンベース２１の回転軸線に沿って昇降可能となっており、第１連動リング３４を昇降させることによって、保持部材Ｆ１〜Ｆ３を作動させることができ、第２連動リング４４を昇降させることによって、保持部材Ｓ１〜Ｓ３を作動させることができる。
【００３４】
図５はスピンチャック１の縦断面図である。スピンベース２１は、上板２２と下板２３とをボルトで固定して構成されており、上板２２と下板２３との間に第１および第２動作変換機構ＦＴ１，ＦＴ２を収容する収容空間が形成されている。上板２２および下板２３の中央部には、スピンベース２１を貫通する貫通孔２４が形成されている。この貫通孔２４を通り、さらに、スピンチャック１の回転軸２５を挿通するように、処理液供給管３が配置されている。この処理液供給管３の上端には、スピンチャック１に保持されたウエハＷの下面中央に対向する吐出口２６ａを有する中心軸ノズル２６が固定されている。
【００３５】
回転軸２５はモータ２の駆動軸と一体化しており、モータ２を貫通して設けられている。モータ２を包囲するようにケーシング２７が配置されており、このケーシング２７は、さらに、筒状のカバー部材２８によって包囲されている。カバー部材２８の上端はスピンベース２１の下面近傍にまで及んでおり、その上端付近の内面にはシール機構２９が配置されている。このシール機構２９はスピンベース２１の下面に固定されたシール部材３０に摺接するようになっており、これにより、シール機構２９と回転軸２５との間には、スピンベース２１とカバー部材２８とによって区画され、外部雰囲気から遮断された密閉空間である機構部収容空間５０が形成されている。
【００３６】
この機構部収容空間５０には、作動部材としての第１および第２連動リング３４，４４を順次作動させるための順次作動機構５１が備えられている。この順次作動機構５１は、第１および第２連動リング３４，４４の下方において、これらの下面に対向するように配置された駆動力伝達部材としての駆動リング５２と、この駆動リング５２を回転軸２５に沿って上下動させる上下駆動機構５５とを備えている。駆動リング５２は、回転軸２５に直交する平面（水平面）に沿って配置された平板状円環部材であり、その第１および第２連動リング３４，４４側の表面には、平板円環状の樹脂板５３が固定されている。この樹脂板５３の上面は、第１および第２連動リング３４，３５の下面に当接する水平な当接面５４（以下、駆動リング５２の当接面として説明する。）を形成している。
【００３７】
上下駆動機構５５によって駆動リング５２を上昇させることによって、当接面５４を第１および第２連動リング３４，４４の下面に当接させることができる。そして、当接面５４が第１および第２連動リング３４，４４に当接している状態で、上下駆動機構５５によって駆動リング５２を上下動させることにより、第１および第２連動リング３４，４４を上下動させることができる。
【００３８】
駆動リング５２が十分下方の位置にあって、当接面５４が第１および第２連動リング３４，４４のいずれとも接していない状態（図５に示されている状態）では、第１および第２連動リング３４，４４の下面間には、段差Δｈだけの高低差が生じるようになっている。より具体的には、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３に対応した第１連動リング３４の下面の方が、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３に対応した第２連動リング４４の下面よりも、段差Δｈだけ高い位置にある。したがって、駆動リング５２が上昇するとき、当接面５４は、まず第２連動リング４４を持ち上げ、段差Δｈに対応した時間だけ遅れて第１連動リング３４を持ち上げる。一方、駆動リング５２が下降するとき、当接面５４は、まず、第１連動リング３４の下面から離間し、その後、段差Δｈに対応した時間だけ遅れて第２連動リング４４の下面から離間する。このように、駆動リング５２と第１および第２連動リング３４，４４とが係合解除状態（離間状態）から係合状態（当接状態）に至るまでの駆動リング５２の上下動のストロークが、第１および第２連動リング３４，４４間で異なっている。
【００３９】
なお、この実施形態では、内側に配置された第１連動リング３４に対応する保持部材Ｆ１〜Ｆ３を位置決め保持部材とし、外側に配置された第２連動リング４４に対応する保持部材Ｓ１からＳ３を補助保持部材としているが、保持部材Ｆ１〜Ｆ３を補助保持部材として用い、保持部材Ｓ１〜Ｓ３を位置決め保持部材として用いるようにしてもよい。この場合には、第２連動リング４４の下面が第１連動リング３４の下面よりも段差Δｈだけ高い位置に配置されるようにすればよい。
【００４０】
図６および図７は、順次作動機構５１の構成を説明するための斜視図であり、図８は、上下駆動機構５５の構成を説明するために駆動リング５２および樹脂板５３を一部切り欠いて示す斜視図である。上下駆動機構５５は、ケーシング２７の上蓋部２７ａに固定されたベース５６と、ベース５６に本体部５７Ａが固定され、その軸部５７Ｂの上端が駆動リング５２に結合された上下動案内手段としてのリニアブッシュ５７と、ベース５６と駆動リング５２との間に回転自在に保持された回転リング５８と、この回転リング５８を所定角度だけ往復回動させるための回動駆動手段としてのエアシリンダ５９と、回転リング５８の回動を駆動リング５２の上下動に変換する運動変換手段としてのカム機構６０とを備えている。
【００４１】
ベース５６は、回転軸２５が挿通する挿通孔を中央に有する円環形状に形成されている。このベース５６の上面側に、周方向に関して等間隔で３個のリニアブッシュ５７が配置されている。これらのリニアブッシュ５７は、それぞれ、回転軸２５に平行な鉛直方向に沿って固定された筒状の本体部５７Ａによって、軸部５７Ｂを鉛直方向に案内するように構成されている。各軸部５７Ｂの上端は駆動リング５２の下面に結合されている。これにより、駆動リング５２は、回転軸２５に沿って、上下動可能とされている。軸部５７Ｂにはコイルばね５７Ｃが巻装されている。コイルばね５７は駆動リング５２が下降するときに、これを受け止めてショックを和らげる。
【００４２】
ベース５６の内周部からは、固定筒６１が回転軸２５に沿って上方に立ち上がっている。この固定筒６１の内方を回転軸２５が挿通している。固定筒６１の上縁部の近傍には、外向きのフランジ６１ａが形成されており、その上方側に軸受け取り付け部を形成している。この軸受け取り付け部に、リング状の軸受け６２の内輪が固定されている。軸受け６２の外輪は、回転リング５８の内周部に固定されている。これにより、回転リング５８は、回転軸２５のまわりで回動可能に支持されている。回転リング５８には、周方向にほぼ等間隔で３箇所に長孔６３が形成されている。この長孔６３は、周方向に延びて形成されている。この長孔６３に、リニアブッシュ５７の軸部５７Ｂが挿通されている。長孔６３の周方向の長さは、回転リング５８の往復回動幅よりも若干長くされており、これにより、回転リング５８がリニアブッシュ５７の軸部５７Ｂと干渉することなく往復回動できるようになっている。
【００４３】
エアシリンダ５９は、ベース５６の上面に固定されたシリンダ本体５９Ａと、このシリンダ本体５９Ａに対して進退するロッド５９Ｂとを備えている。この実施形態では、エアシリンダ５９は、電磁弁によりロッド５９Ｂをシリンダ本体５９Ａ内へ伸縮させる制御を実施している。シリンダ本体５９Ａは、ロッド５９Ｂを回転リング５８外周の接線とほぼ平行な方向に進退させるようにベース５６に取り付けられている。ロッド５９Ｂの先端には、ジョイント６５が固定されている。このジョイント６５は、リンクブロック６６に取り付けられた軸６７に結合されている。リンクブロック６６は、回転リング５８の下面に固定されている。軸６７は、鉛直方向に沿う姿勢でリンクブロック６６に取り付けられており、リンクブロック６６の下方へと突出している。ジョイント６５は、鉛直軸線周りの相対回動を許容した状態でロッド５９Ｂを軸６７に結合するものである。この構成によって、エアシリンダ５９を駆動してロッド５９Ｂを進退させると、このロッド５９Ｂの直線運動が、ジョイント６５およびリンクブロック６６を介して回転リング５８へと伝達され、この回転リング５８の回動運動へと変換される。
【００４４】
カム機構６０は、回転リング５８の外周に沿って、ほぼ等間隔で、３個設けられている。各カム機構６０は、回転リング５８の上面に固定されたカムブロック７０と、このカムブロック７０に係合するカムフォロワ７１とを備えている。３個のカムブロック７０にそれぞれ対応する３個のカムフォロワ７１は、駆動リング５２の外側面に、周方向にほぼ等間隔で取り付けられている。カムフォロワ７１は、この実施形態では、駆動リング５２の半径方向に沿う回転軸線まわりに回転可能なローラ部材で構成されている。
【００４５】
カムブロック７０は、大略的に、回転リング５８の外周の接線方向に沿って延びる直方体形状に形成されている。このカムブロック７０には、内側（回転軸２５側）に開いたカム溝７２が形成されている。このカム溝７２は、カムブロック７０の底面から上面に向かって斜めに形成されている。カム溝７２の底面は、回転リング５８の接線方向に沿うとともに、一定勾配の傾斜面からなるカム面７３を形成している。
【００４６】
カムフォロワ７１は、カムブロック７０のカム溝７２と回転リング５８の上面とによって区画される空間内に位置している。エアシリンダ５９に駆動エアが供給されていないときには、ロッド５９Ｂは最大伸張状態となっている。このとき、カムフォロワ７１はカム溝７２内の最低部にあって、回転リング５８の上面に接している。この状態が図６に示されている。
【００４７】
この状態から、エアシリンダ５９に駆動エアが供給されると、ロッド５９Ｂがシリンダ本体５９Ａへと伸縮する。これにより、回転リング５８が回動すると、カムブロック７０とカムフォロワ７１とが相対的に変位する。これにより、カムフォロワ７１は、カム面７３に沿って転動することにより、回転リング５８の上面から離れて上方へと変位し、図７に示す状態へと至る。これにより、カムフォロワ７１に固定されている駆動リング５２が上方へと変位する。すなわち、カム面７３は、エアシリンダ５９が駆動されてロッド５９Ｂが収縮することにより引き起こされる回転リング５８の回転方向上流側ほど高くなる傾斜面に形成されている。
【００４８】
エアシリンダ５９への駆動エアの供給を停止すると、ロッド５９Ｂは伸張状態に戻る。これにより、カムフォロワ７１はカム面７３上を転動して下降し、回転リング５８の上面に接する状態（図６参照）へと戻る。これに伴い、駆動リング５２も下降することになる。リニアブッシュ５７の軸部５７Ｂに巻装されたコイルばね５７Ｃは、エアシリンダ５９への駆動エアの供給が停止されたときに、初期位置へと下降する駆動リング５２を受け止めて衝撃を吸収する。
【００４９】
図９は第１動作変換機構ＦＴ１を構成するリンク機構３１の構成を説明するための斜視図である。保持部材Ｆ１は、鉛直方向に回転可能な軸３５の上端に固定されており、平面視においてほぼ楔形状の板状部９５において軸３５の回転軸線から離れた位置にウエハＷの端面に対向するように当接部９６を立設して構成されている。板状部９５の回転中心には、ウエハ支持部９５ａが突設されている。このウエハ支持部９５ａは、ウエハＷの下面において周縁部から微小距離だけ内方に入り込んだ位置に対応する位置に設けられており、ウエハＷの下面の周縁部を下方から支持する。
【００５０】
軸３５には、保持部材Ｆ１よりも下方において側方に突出したレバー３６が固定されており、このレバー３６の先端には鉛直上方に延びるピン３６ａが立設されている。リンク機構３１は、このレバー３６と、レバー３６に係合する長穴３７ａを有する揺動板３７と、この揺動板３７に結合されたクランク部材３８と、このクランク部材３８の軸部３８ａを回転自在に軸支する軸受け部３９ａを有するレバー３９と、このレバー３９に結合されたクランク部材４０と、このクランク部材４０の一方の軸部４０ａを回転自在に支持する軸受け部材４５と、クランク部材４０の他方の軸部４０ｂと係合する長穴４６ａを有する昇降部材４６とを有している。この昇降部材４６の下端は、第１連動リング３４の上面に結合されている。
【００５１】
図４および図５に示すように、第１連動リング３４の上面側には、等角度間隔で複数本（この実施形態では３本）のガイド軸４７が回転軸２５に沿う鉛直上方に向かって立設されている。このガイド軸４７は、スピンベース２１の下板２３を貫通し、スピンベース２１内に設けられたブッシュ４８によって、昇降可能に保持されている。
したがって、第１連動リング３４は、駆動リング５２によって下方から持ち上げられると、水平姿勢を維持しつつ、回転軸２５に沿って昇降することになる。これに伴い、昇降部材４６が昇降すると、クランク部材４０が軸受け部材４５に支持された軸部４０ａを中心に回動することになる。昇降部材４６に形成された長穴４６ａは、水平方向に延びており、これにより、昇降部材４６の昇降運動は、クランク部材４０の回動へとスムーズに変換される。
【００５２】
クランク部材４０の回動により、レバー３９が揺動し、その軸受け部３９ａに支持されたクランク部材３８が平面視においてスピンベース２１の周方向に沿って移動する。揺動板３７に形成された長穴３７ａは、スピンベース２１の半径方向に沿って長く形成されていて、この長穴３７ａに鉛直方向に沿ってピン３６ａが係合しているため、揺動板３７は、水平姿勢を保持しつつ、スピンベース２１に対して若干上下動しながら揺動することになる。この揺動板３７の揺動に伴い、ピン３６ａがスピンベース２１の周方向に沿って変位するから、これにより、レバー３６が軸３５を介して保持部材Ｆ１の回動を引き起こす。このようにして、リンク機構３１は、第１連動リング３４の昇降運動を、保持部材Ｆ１の回動運動へと変換する。
【００５３】
リンク機構３２，３３の構成は、リンク機構３１の構成と同様であり、これらは、第１連動リング３４の働きにより、連動して動作する。
保持部材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応するリンク機構４１，４２，４３の構成も、リンク機構３１とほぼ同様であるので、それらの主要部にはリンク機構３１の場合と同じ参照符号を付すこととし、その説明を省略する。ただし、第２連動リング４４は第１連動リング３４よりもスピンベース２１の半径方向外方側に位置しているから、クランク部材４０の軸部４０ａはリンク機構３１の場合よりも短くなっており、それに応じて、軸受け部材４５の構成が若干異なっている。なお、図３〜図５において、４９は、第２連動リング４４に立設されたガイド軸であって、第１連動リング３４に立設されたガイド軸４７と同様な機能を有し、かつ、ガイド軸４７と同様に、ブッシュ９２を介して、スピンベース２１に対して昇降可能に結合されている。
【００５４】
図４および図５に示されているとおり、リンク機構３１，３２，３３の昇降部材４６には、スピンベース２１の下板２３の下面と第１連動リング３４の上面との間に圧縮コイルばね９３が巻装されている。これにより、第１連動リング３４は、下方に向かって付勢されており、その結果として、保持部材Ｆ１は当接部９６がスピンベース２１の半径方向内方に向かう閉方向へと付勢されている。
【００５５】
さらに、リンク機構４１，４２，４３についても同様に、昇降部材４６には、スピンベース２１の下板２３の下面と第２連動リング４４の上面との間に圧縮コイルばね９４が巻装されている。したがって、保持部材Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、当接部９６がスピンベース２１の半径方向内方へと向かう閉方向に向かって付勢されている。よって、駆動リング５２が十分に下方にあれば、ウエハＷは圧縮コイルばね９３，９４のばね力により閉方向に付勢された保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３によって挟持されることになる。このように圧縮コイルばね９３，９４の弾性力を利用してウエハＷを弾性的に挟持する構成であるので、ウエハＷの破損が生じにくいという利点がある。
【００５６】
図１０は、保持部材Ｆ１の構成を説明するための側面図である。ただし、他の保持部材Ｆ２，Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３も共通の構成となっている。
保持部材Ｆ１は、前述のとおり、ウエハＷの周縁部の下面を支持するウエハ支持部９５ａと、ウエハＷの周端面を側方から保持する当接部９６とを備えてており、ウエハ支持部９５ａを中心として鉛直軸線まわりに回動されるようになっている。この回動により、当接部９６をウエハＷの周端面に対して近接／離反させることができ、ウエハＷを保持する保持位置と、このような保持を解除してウエハＷから離間した開放位置とに変位させることができる。当接部９６は、ウエハＷの周端面に対向した内向きのＶ字状断面を有する溝状のウエハ受け部９７を備えている。当接部９６をウエハＷの周端面に押し当てて前記保持位置へと移動させると、その過程で、ウエハＷはウエハ受け部９７にせり上がり、ウエハ支持部９５ａから微小距離だけ上方に浮き上がった状態となる。逆に、当接部９６を前記保持位置から前記開放位置へと移動させると、ウエハＷは、その自重によって、ウエハＷ受け部９７の傾斜に従って下降し、ウエハ支持部９５ａ上に置かれる。
【００５７】
図１１は、前記基板処理装置の制御に関連する構成を説明するためのブロック図である。この基板処理装置には、各部の制御を行うための制御装置１００が備えられている。この制御装置１００は、スピンチャック１を回転させるためのモータ２、純水供給バルブ４、エッチング液供給バルブ５、昇降駆動機構７、回転駆動機構９、窒素ガス供給バルブ１０、純水供給バルブ１２、エアシリンダ５９などの動作を制御する。
【００５８】
ウエハＷの受け渡し時の動作は、次のとおりである。
ウエハＷに対する処理が行われていないとき、制御装置１００は、昇降駆動機構７を制御して遮断板６を上方の退避位置に退避させておき、また、回転駆動機構９を制御して、遮断板６を回転停止状態に制御する。さらに、制御装置１００は、純水供給バルブ４，１２、エッチング液供給バルブ５および窒素ガス供給バルブ１０をいずれも閉成状態に制御する。また、制御装置１００は、モータ２を停止して、スピンチャック１を回転停止状態に制御する。
【００５９】
基板搬送ロボット（図示せず）によって未処理のウエハＷをスピンチャック１に搬入するとき、これに先だって、制御装置１００は、エアシリンダ５９を駆動する。すなわち、エアシリンダ５９に対して駆動エアを供給させる。これにより、ロッド５９Ｂが収縮し、回転リング５８の回動を引き起こす結果、カム機構６０の働きによって、駆動リング５２が上昇する。駆動リング５２の当接面５４は、まず、第２連動リング４４に当接し、段差Δｈに対応する時間の後に、第１連動リング３４に当接する。そして、これらの第１および第２連動リング３４，４４が、圧縮コイルばね９３，９４のばね力に抗して押し上げられることによって、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３は、いずれも、保持位置（初期位置）から開放位置へと変位する。このときの駆動リング５２の位置（上方位置）が、当該駆動リング５２の「開放位置」である。
【００６０】
この状態で、基板搬送ロボットは、スピンチャック１上にウエハＷを置き、その後、スピンチャック１から退避する。ウエハＷは、このとき、６個の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ支持部９５ａによって、周縁部の下面の６箇所において支持された状態となる。
次いで、制御装置１００は、エアシリンダ５９への駆動エアの供給を停止する。すると、駆動リング５２は、圧縮コイルばね９３，９４のばね力によって下方に付勢されている第１および第２連動リング３４，４４によって下方へと押され、さらにその自重によって下降する。この過程で、まず、第１連動リング３４が駆動リング５２の当接面５４から離れて、駆動リング５２による支持から解放される。これにより、圧縮コイルばね９３の働きにより、第１保持部材群Ｆを構成する３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３がウエハＷの周端面に当接して当該ウエハＷを挟持する。これによって、スピンベース２１の回転軸線上にウエハＷの中心が一致するように、ウエハＷが位置決めされる。その後に、段差Δｈに対応する時間だけ遅れて、第２連動リング４４が駆動リング５２の当接面５４から離れ、駆動リング５２による支持から解放される。その結果、圧縮コイルばね９４の働きにより、第２保持部材群Ｓを構成する補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３がウエハＷの周端面に当接して、当該ウエハＷを挟持する。このときの駆動リング５２の位置（下方位置）が、当該駆動リング５２の「保持位置」である。
【００６１】
こうして、第１保持部材群Ｆによる挟持によってウエハＷが３方向から位置決めされた後に、第２保持部材群Ｓによって補助的にウエハＷが保持される。その結果、ウエハＷを位置決めされた状態でその周縁部の６箇所において安定に保持することができる。保持されたウエハＷの周縁部は、各保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３において、ウエハ支持部９５ａから微小距離だけ上方に離間した位置において、ウエハ受け部９７によって保持された状態となっている。
【００６２】
ウエハＷに対する処理が終了して、処理済みのウエハＷをスピンチャック１から搬出するときには、制御装置１００は、エアシリンダ５９に駆動エアを供給させ、そのロッド５９Ｂを収縮させる。これにより、駆動リング５２が上昇し、その当接面５４は、まず第２連動リング４４に当接し、第２連動リング４４を段差Δｈの分だけ押し上げた後に、第１連動リング３４に当接する。これにより、第２保持部材群Ｓを構成する補助保持部材Ｓ１〜Ｓ２によるウエハＷの挟持が解かれ、その後に、第１保持部材群Ｆを構成する位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持が解かれることになる。
【００６３】
位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持を最後に解除することにより、挟持解除後にも、ウエハＷをスピンチャック１に対して正確に位置決めされた状態とすることができる。これにより、その後に、基板搬送ロボットによってウエハＷを搬出するときに、基板搬送ロボットは、適正位置でウエハＷを保持することができるから、搬送不良を抑制または防止できる。
【００６４】
また、最初に補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３による挟持を解除することによって、これらの補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３においては、ウエハＷの周縁部がウエハ受け部９７の傾斜に従って下降し、ウエハ支持部９５ａに支持された状態に至る。その後に、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持が解除されることにより、これらの位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３において、ウエハＷの周縁部がウエハ受け部９７の傾斜に従って下降し、ウエハ支持部９５ａに支持された状態に至る。これにより、６個の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ支持部９５ａ上にウエハＷが一気に落下するようなことがなく、ウエハＷをウエハ支持部９５ａ上に静かに着地させることができる。これにより、ウエハＷの落下に伴うパーティクルの発生、ウエハＷの欠損、スピンチャック１からのウエハＷの落下等を抑制または防止できる。
【００６５】
ウエハＷが搬入されてから搬出されるまでのウエハＷの処理内容の一例を以下に概説する。
ウエハＷがスピンチャック１に搬入されると、制御装置１００は、モータ２を付勢してスピンチャック１を回転させるとともに、昇降駆動機構７を制御して遮断板６を下降させてウエハＷの近傍の高さまで導いた後に、回転駆動機構９を付勢し、遮断板６をスピンチャック１と同期回転させる。
【００６６】
その後、制御装置１００は、エッチング液供給バルブ５、窒素ガス供給バルブ１０を開放する。これによって、中心軸ノズル２６からウエハＷの下面の中央に向けてエッチング液が供給される。このエッチング液は、ウエハＷの下面を伝って半径方向外方側へと導かれ、ウエハＷの端面を伝って上面側へと回り込む。この回り込み量は、遮断板６の中央から吹き出される窒素ガスによって規制されることになる。その結果、ウエハＷの裏面全面をエッチング処理することができるとともに、ウエハＷの端面の不要物をエッチング除去でき、さらにウエハＷの上面の周縁部における不要物をエッチング除去することができる。
【００６７】
エッチング液によりウエハＷを処理した後には、制御装置１００はエッチング液供給バルブ５を閉じて、純水供給バルブ４，１２を開く。これにより、ウエハＷの上下面に純水が供給され、純水リンス処理が行われる。
その後、制御装置１００は、純水供給バルブ４，１２を閉じると共に、モータ２を制御して、スピンチャック１を高速回転させる。これによって、ウエハＷの上下面の水分が振り切られ、乾燥処理が行われる。
【００６８】
この乾燥処理の後、制御装置１００は、スピンチャック１および遮断板６の回転を停止させ、さらに遮断板６を上方の退避位置に退避させる。この状態で、スピンチャック１上の処理済みのウエハＷが基板搬送ロボットによって搬出される。さらに処理すべき未処理のウエハＷがあれば、同様の処理が繰り返される。
以上のように、この実施形態によれば、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３からなる第１保持部材群ＦによってウエハＷを位置決めして挟持した後に、別の３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３からなる第２保持部材群ＳによってウエハＷを補助的に挟持するようにしている。３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３の部品加工精度および組立精度等を合わせ込むのは比較的容易であり、ウエハＷをたとえば±０．３ｍｍ以内の精度でスピンチャック１の回転軸線に対して位置決めすることができる。この３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による位置決めを先に行うことにより、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によってウエハＷをその後に補助的に挟持したときにも、ウエハＷの位置を正確に保つことができる。しかも、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３については、さほど高い部品加工精度および組立精度等が必要となることもない。
【００６９】
このようにして、ウエハＷをスピンチャック１の回転軸線に対して正確に位置合わせして保持することができるので、スピンチャック１を回転したときにウエハＷに生じる遠心力を小さくすることができる。これにより、ウエハＷを安定に保持することができる。
さらにまた、この実施形態によれば、３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの挟持を解いた後に、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持を解除するようにしている。これにより、挟持解除された後のウエハＷは、スピンチャック１上に正確に位置決めされた状態で置かれている。したがって、基板搬送ロボットによるウエハＷの搬出を良好に行うことができる。
【００７０】
そればかりでなく、ウエハＷの挟持を段階的に解除していることから、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ支持部９５ａの上方に微小距離を開けて保持されているウエハＷが一気に落下することがない。これにより、衝撃に起因するパーティクルの発生、ウエハＷの欠損、スピンチャック１からのウエハＷの落下を抑制または防止することができる。
【００７１】
さらにまた、この実施形態では、一つの駆動源（エアシリンダ５９）を用いて、第１保持部材群Ｆと第２保持部材群Ｓとをタイミングをずらせて駆動することができる。これにより、簡単な構成で、ウエハＷの保持／解除を良好に行うことができる。
図１２は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための断面図であり、前述の図５に示す構成に代えて用いることができるスピンチャック１の構成例が示されている。この図１２において、前述の図５に示された各部に対応する部分には、図５の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００７２】
この実施形態では、機構部収容空間５０内において、ケーシング２７の上蓋部２７ａ上には、回転軸２５を取り囲むほぼ円環状のギヤケース１５１が取り付けられている。ギヤケース１５１上には、図１３の平面図に示すように、第１モータＭ１および第２モータＭ２が、回転軸２５に対して対称な位置に固定されている。なお、図１２は、図１３のXII-XII線断面図である。
【００７３】
ギヤケース１５１の内部には、図１２に示されているように、その内壁面の内周側および外周側にそれぞれ軸受け１５２，１５３が圧入されている。軸受け１５２，１５３は回転軸２５に対して同軸に配置されている。内側の軸受け１５２の回転側リングには、回転軸２５を包囲するリング状の第１ギヤ１５４が固定されており、外側の軸受け１５３の回転側リングには回転軸２５を包囲するリング状の第２ギヤ１５５が固定されている。したがって、ギヤケース１５１内において、第１ギヤ１５４および第２ギヤ１５５は回転軸２５に対して同軸的に回転可能であり、第２ギヤ１５５は第１ギヤ１５４よりも外側に位置している。第１ギヤ１５４は、外周側にギヤ歯を有し、第２ギヤ１５５は、内周側にギヤ歯を有している。
【００７４】
第１モータＭ１の駆動軸に固定されたピニオン１５６は、第１ギヤ１５４と第２ギヤ１５５との間に入り込み、内側に配置された第１ギヤ１５４に噛合している。同様に、図１３に示されているとおり、第２モータＭ２の駆動軸に固定されたピニオン１５７は、第１ギヤ１５４と第２ギヤ１５５との間に位置し、外側に配置された第２ギヤ１５５に噛合している。
【００７５】
ギヤケース１５１上にはさらに、モータＭ１，Ｍ２を回避した位置に、一対の第１ボールねじ機構１６１，１６１が回転軸２５を挟んで対向する位置（すなわち、回転軸２５の側方）に配置されている。さらに、ギヤケース１５１上には、モータＭ１，Ｍ２および第１ボールねじ機構１６１，１６１を回避した位置に、他の一対の第２ボールねじ機構１６２，１６２が、回転軸２５を挟んで対向するように位置（すなわち、回転軸２５の側方）に配置されている。
【００７６】
第１ボールねじ機構１６１，１６１は、図１２に示されているように、回転軸２５と平行に配置されたねじ軸１６３と、このねじ軸１６３に螺合するボールナット１６４とを備えている。ねじ軸１６３は、ギヤケース１５１の上蓋部に軸受け部１６５を介して取り付けられており、その下端は、ギヤケース１５１の内部に及んでいる。このねじ軸１６３の下端には、ギヤ１６６が固定されており、このギヤ１６６は第１ギヤ１５４と第２ギヤ１５５との間に入り込み、内側に配置された第１ギヤ１５４に噛合している。
【００７７】
一方、ボールナット１６４には第１非回転側可動部材１６８が取り付けられている。この第１非回転側可動部材１６８は、回転軸２５を取り囲む環状の部材であって、その内周面には、回転軸２５を取り囲むように設けられた第１軸受け１７１の非回転側リング１７１ｆが固定されている。第１軸受け１７１の回転側リング１７１ｒは非回転側リング１７１ｆよりも回転軸２５に対して内方側に配置されている。この回転側リング１７１ｒは、回転軸２５を取り囲む環状の第１回転側可動部材１８１の外周面側に固定されている。第１回転側可動部材１８１は、回転軸２５の外周面に突出して設けられた案内レール１９１に係合している。この案内レール１９１は、回転軸２５に平行な方向に沿って形成されており、これにより、第１回転側可動部材１８１は、回転軸２５に沿う方向に案内されて移動可能な状態で、回転軸２５に結合されている。
【００７８】
第１モータＭ１を駆動してピニオン１５６を回転させると、この回転は第１ギヤ１５４に伝達される。これによって、第１ギヤ１５４に噛合しているギヤ１６６が回転して、ボールねじ機構１６１，１６１のねじ軸１６３が回転する。これによって、ボールナット１６４およびこれに結合された第１非回転側可動部材１６８が回転軸２５に沿って昇降することになる。回転軸２５とともに回転することになる第１回転側可動部材１８１は、軸受け１７１を介して第１非回転側可動部材１６８に結合されているから、この第１非回転側可動部材１６８の昇降により、案内レール１９１に沿って昇降されることになる。
【００７９】
図１４に示すように、第１ボールねじ機構１６１，１６１によって昇降されるリング状の第１非回転側可動部材１６８の外方には、別のリング状の第２非回転側可動部材１７８が配置されている。第１非回転側可動部材１６８には、一対の第１ボールねじ機構１６１，１６１のボールナット１６４に対応する位置に半径方向外方に突出した一対の突出部１６９，１６９が形成されており、さらに、これらの突出部１６９，１６９とは周方向に沿ってずれた位置に別の一対の突出部１７０，１７０が形成されている。この一対の突出部１７０，１７０には、回転軸２５に沿う方向に延びるガイド軸１６７，１６７が結合されている。このガイド軸１６７，１６７は、回転軸２５に沿う鉛直方向に沿って案内されるようになっており、これによって、第１非回転側可動部材１６８は、水平姿勢を保持しつつ回転軸２５に沿って昇降することになる。
【００８０】
一方、リング状の第２非回転側可動部材１７８は、第２ボールねじ機構１６２，１６２に対応する位置に、半径方向内方に突出した一対の突出部１７９，１７９を有している。第２ボールねじ機構１６２，１６２は、上記第１ボールねじ機構１６１と同様な構成を有しているが、そのねじ軸の下端に設けられたギヤは、ギヤケース１５１内の第１ギヤ１５４と第２ギヤ１５５との間において、第２ギヤ１５５に内側から噛合している。したがって、同じく第２ギヤ１５５に噛合しているピニオン１５７を第２モータＭ２によって駆動すれば、第２ボールねじ機構１６２，１６２のボールナットが昇降することになる。このボールナットが、第２非回転側可動部材１７８の突出部１７９，１７９に結合されている。
【００８１】
第２非回転側可動部材１７８において、突出部１７９，１７９に対して周方向にずれた位置には、別の一対の突出部１８０，１８０が、半径方向内方に突出した状態で設けられている。これらの突出部１８０，１８０には、ガイド軸１７７，１７７がそれぞれ結合されている。これらのガイド軸１７７，１７７は、回転軸２５に沿う鉛直方向に沿って案内されるようになっている。これによって、第２非回転側可動部材１７８は、水平姿勢を保ちながら、回転軸２５に沿う鉛直方向に昇降することになる。
【００８２】
図１２に示すように、第２非回転側可動部材１７８の外周面には、回転軸２５を取り囲むように設けられた第２軸受け１７２の非回転側リング１７２ｆが固定されている。この第２軸受け１７２の回転側リング１７２ｒは、回転軸２５を取り囲むリング状の第２回転側可動部材１８２の内周面に固定されている。第２回転側可動部材１８２の上面には、案内ピン１９２が回転軸２５に沿う鉛直上方に向けて植設されている。
【００８３】
第２ボールねじ機構１６２，１６２のナットとともに第２非回転側可動部材１７８が昇降するとき、第２軸受け１７２を介して結合された第２回転側可動部材１８２も同時に昇降する。
図１５は第１動作変換機構ＦＴ１を構成するリンク機構３１の構成を説明するための斜視図である。前述の第１の実施形態の場合とほぼ同様の構成であるが、第１連動リング３４は、第１回転側可動部材１８１の外周側の肩部１８１ａと掛かり合う位置に配置されている点が異なる。したがって、第１連動リング３４は、第１回転側可動部材１８１とともに、回転軸２５に沿って昇降することになる。
【００８４】
図１６は、第２連動リング４４と、リンク機構４１，４２，４３の昇降部材４６との結合部付近の構成を示す分解斜視図である。第２連動リング４４の上面には、１２０度間隔で３本の昇降部材４６が立設されている。また、第２連動リング４４の上面において昇降部材４６とはずれた位置に、段付きの貫通孔１９４が１８０度間隔で２箇所形成されており、この貫通孔１９４に、ブッシュ１９３がはめ込まれるようになっている。このブッシュ１９３に、第２回転側可動部材１８２の上面に立設された案内ピン１９２が挿通するようになっている。この案内ピン１９２は、その下端のねじ部１９２ａを第２回転側可動部材１８２の上面に形成されたねじ孔１８２ａに螺合させることにより、この第２回転側可動部材１８２に固定されている。
【００８５】
このようにして、案内ピン１９２がブッシュ１９３に係合することにより、第２回転側可動部材１８２と第２連動リング４４および昇降部材４６（ただし、リンク機構４１，４２，４３に対応するもの）との相対回転が規制されている。
よって、第２ボールねじ機構１６２によって、第２非回転側可動部材１７８が昇降されると、昇降部材４６、第２連動リング４４および第２回転側可動部材１８２は、回転軸２５の方向に沿って昇降移動することになる。
【００８６】
保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの挟持状態を検出するために、図１３、図１５および図１６に示すように、第１連動リング３４および第２連動リング４４の高さ（回転軸２５に沿う方向に位置）をそれぞれ検出する位置センサ１９７，１９８が設けられている。位置センサ１９７，１９８は、機構部収容空間５０（図１２参照）内に配置されており、図１７の部分拡大断面図に示すように、ギヤケース１５１の上面にそれぞれ固定されている。
【００８７】
位置センサ１９７，１９８は、所定の基準位置から第１および第２連動リング３４，４４までの距離に応じて連続的に変動する検出信号を出力するものである。位置センサ１９７，１９８は、たとえば図１５および図１６に示すように、反射式のレーザ変位センサで構成されており、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を第１および第２連動リング３４，４４の下面の所定位置に向けて照射する投光部Ｌａと、第１および第２連動リング３４，４４からの反射光Ｌ１′，Ｌ２′をそれぞれ受光する受光部Ｌｂとを有し、この受光部Ｌｂでの受光状態に応じて、上記基準位置から第１および第２連動リング３４，４４までの距離をそれぞれ検出するものである。レーザ光Ｌ１，Ｌ２および反射光Ｌ１′，Ｌ２′の光路を確保するために、第１非回転側可動部材１６８の外周縁および第２非回転側可動部材１７８内周縁の該当位置には、凹部１６８ａ，１７８ａ（図１４参照）がそれぞれ形成されている。
【００８８】
受光部Ｌｂは、たとえば、ＣＣＤ素子のようなラインセンサからなり、このラインセンサを構成する個々の検出画素は、レーザ光Ｌ１の光路に対して所定角度θをなす方向からの反射光をそれぞれ受光する。これにより、いずれの検出画素によって反射光が受光されるかによって、距離の検出が可能になる。
位置センサ１９７，１９８は、第１および第２連動リング３４，４４の高さに応じて連続的に変動する検出信号を出力するから、第１および第２の連動リング３４，４４が、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の当接部９６がウエハＷの端面から退避した状態（開放状態）に対応する第１の高さ（開放位置）と、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３がウエハＷの端面に当接してこのウエハＷを挟持している状態（挟持状態）に対応する第２の高さ（保持位置）と、スピンベース２１上にウエハＷが存在せず、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の当接部９６がウエハＷの端面位置よりもスピンベース２１の半径方向内方側に入り込んだ状態（ウエハ無し状態）に対応する第３の高さとにあるときの各検出信号を、調整段階において予め調べて当該基板処理装置の制御装置１００（図１８参照）に教示しておくことで、第１および第２連動リング３４，４４の高さの検出を通じて、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の状態をそれぞれ検出することができる。なお、この実施形態では、第１の高さが最も高く、第２の高さが次いで高く、第３の高さが最も低い。
【００８９】
この実施形態では、第１および第２連動リング３４，４４は独立に上下動させることができる。そのため、第１および第２連動リング３４，４４は、第１および第２回転側可動部材１８１，１８２によって下方から支持されていない状態において、それらの下面の高さが異なっている必要はない。
図１８は、この基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。マイクロコンピュータ等を含む制御装置１００は、上記の第１および第２モータＭ１，Ｍ２を制御し、さらに、スピンチャック１を回転させるためのモータ２、回転駆動機構９、昇降駆動機構７を制御する。さらに、制御装置１００は、窒素ガス供給バルブ１０、純水供給バルブ１２、純水供給バルブ４およびエッチング液供給バルブ５の開閉を制御する。
【００９０】
この制御装置１００には、位置センサ１９７，１９８が出力する検出信号を数値化して第１および第２連動リング３４，４４の位置を表す数値情報である位置情報をそれぞれ生成する第１数値化処理部１０１および第２数値化処理部１０２からの位置情報が入力されるようになっている。また、制御装置１００に備えられた記憶部１００Ｍには、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の開放状態を検出するためのしきい値、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の挟持状態を検出するためのしきい値、および保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ無し状態を検出するためのしきい値が予め格納されている。
【００９１】
制御装置１００は、第１および第２数値化処理部１０１，１０２が出力する位置情報を取り込み、これらの位置情報と上記しきい値とに基づいて、保持部材Ｆ１〜Ｆ３および保持部材Ｓ１〜Ｓ３の各状態（開放状態、挟持状態、ウエハ無し状態）を判定するための保持部材状態判定処理を実行する。
図示しない基板搬送ロボットによってウエハＷがスピンチャック１に受け渡されるとき、制御装置１００は、モータＭ１，Ｍ２を停止状態に制御し、回転駆動機構９を停止状態に制御し、さらに昇降駆動機構７を遮断板６がスピンチャック１の上方の退避位置に退避した状態となるように制御する。さらに、制御装置１００は、バルブ１０，１２，４，５をいずれも閉状態に制御する。
【００９２】
また、制御装置１００は、第１および第２数値化処理部１０１，１０２が出力する位置情報を参照して、第１および第２連動リング３４，４４がいずれも上昇位置（上記第１の高さ。開放状態）となるように第１および第２モータＭ１，Ｍ２を制御する。これにより、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３は、いずれも、当接部９６がスピンベース２１の半径方向外方側に退避した開放状態とされる。この状態で、基板搬送ロボットは、ウエハＷを保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３の板状部９５のウエハ支持部９５ａに載置する。
【００９３】
この状態から、制御装置１００は、第１モータＭ１を制御することにより、第１ボールねじ機構１６１を駆動し、ボールナット１６４を下降させる。これにより、第１回転側可動部材１８１が下降するから、第１連動リング３４が下降して、昇降部材４６が圧縮コイルばね９３からのばね力および重力を受けて下降する。その結果、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３の回動が生じ、それらの当接部９６がウエハＷの端面に当接して、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３によって、ウエハＷが挟持されることになる。これにより、ウエハＷの中心がスピンチャック１の回転軸線上に一致するようにウエハＷの位置決めが達成される。
【００９４】
次に、制御装置１００は、第２モータＭ２を制御することにより、第２ボールねじ機構１６２を駆動し、そのボールナットを下降させる。これにより、第２回転側可動部材１８２が下降するから、第２連動リング４４が下降して、これに結合された昇降部材４６が圧縮コイルばね９４からのばね力および重力を受けて下降する。その結果、第２動作変換機構ＦＴ２の働きにより、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３の回動が生じ、それらの当接部９６がウエハＷの端面に当接する。こうして、６個の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３によって、６箇所の周端面でウエハＷが保持される。各保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３においては、ウエハＷの周端縁は横向きＶ字形のウエハ受け部９７に入り込むので、ウエハＷの周縁部の下面はウエハ支持部９５ａの上方に微小距離だけ離間した高さで保持されることになる。
【００９５】
その後、制御装置１００は、モータ２を付勢してスピンチャック１を回転させるとともに、昇降駆動機構７を制御して遮断板６を下降させてウエハＷの近傍の高さまで導いた後に、回転駆動機構９を付勢し、遮断板６をスピンチャック１と同期回転させる。
その後、制御装置１００は、エッチング液供給バルブ５、窒素ガス供給バルブ１０を開放する。これによって、中心軸ノズル２６からウエハＷの下面の中央に向けてエッチング液が供給される。このエッチング液は、ウエハＷの下面を伝って半径方向外方側へと導かれ、ウエハＷの端面を伝って上面側へと回り込む。この回り込み量は、遮断板６の中央から吹き出される窒素ガスによって規制されることになる。その結果、ウエハＷの裏面全面をエッチング処理することができるとともに、ウエハＷの端面の不要物をエッチング除去でき、さらにウエハＷの上面の周縁部における不要物をエッチング除去することができる。
【００９６】
エッチング液によりウエハＷを処理した後には、制御装置１００はエッチング液供給バルブ５を閉じて、純水供給バルブ４，１２を開く。これにより、ウエハＷの上下面に純水が供給され、純水リンス処理が行われる。
その後、制御装置１００は、純水供給バルブ４，１２を閉じると共に、モータ２を制御して、スピンチャック１を高速回転させる。これによって、ウエハＷの上下面の水分が振り切られ、乾燥処理が行われる。
【００９７】
この乾燥処理の後、制御装置１００は、スピンチャック１および遮断板６の回転を停止させ、さらに遮断板６を上方の退避位置に退避させる。
さらに制御装置１００は、第２モータＭ２を駆動して、第２非回転側可動部材１７８を圧縮コイルばね９４のばね力に抗して上昇させる。これにより、第２回転側可動部材１８２が押し上げられ、それに伴って、第２動作変換機構ＦＴ２の働きによって、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３の回転が生じる。これにより、それらの当接部９６がウエハＷの周端面から退避するので、ウエハＷの周縁部はウエハ受け部９７の下側の傾斜面に案内されながらウエハ支持部９５ａ上に着地する。こうして、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの保持が解除される。
【００９８】
次に、制御装置１００は、第１モータＭ１を駆動して、第１非回転側可動部材１６８を圧縮コイルばね９３のばね力に抗して上昇させる。これにより、第１回転側可動部材１８１が押し上げられ、それに伴って、第１動作変換機構ＦＴ２の働きにより、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３の回転が生じる。これにより、それらの当接部９６がウエハＷの周端面から退避する。したがって、ウエハＷの周縁部は、ウエハ受け部９７の下側の傾斜面に案内されながらウエハ支持部９５ａ上に着地する。こうして、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による保持が解除される。
【００９９】
その後は、基板搬送ロボットによって、スピンチャック１上のウエハＷが搬出される。さらに処理すべき未処理のウエハＷがあれば、同様の処理が繰り返される。
以上のように、この実施形態においても、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３からなる第１保持部材群ＦによってウエハＷを３方向から位置決めして挟持した後に、別の３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３からなる第２保持部材群ＳによってウエハＷを補助的に挟持するようにしている。したがって、前述の第１の実施形態の場合と同様に、ウエハＷを高精度でスピンチャック１の回転軸線上に位置決めして保持することができる。
【０１００】
また、この実施形態でも、３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３によるウエハＷの挟持を解いた後に、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３による挟持を解除するようにしているから、ウエハＷが精度よく位置決めされた状態でウエハＷの挟持を解除できる。その結果、基板搬送ロボットによるウエハＷの搬出を良好に行うことができる。
さらにまた、ウエハＷの挟持を段階的に解除していることから、保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のウエハ支持部９５ａの上方に微小距離を開けて保持されているウエハＷが一気に落下することがない。これにより、衝撃に起因するパーティクルの発生、ウエハＷの欠損、スピンチャック１からのウエハＷの落下を抑制または防止することができる。
【０１０１】
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の第１の実施形態では、第１連動リング３４と第２連動リング４４との間で、下面の高さに段差Δｈだけの高低差を設けておき、これによって、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３と、補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３との開閉動作に時間差を生じさせるようにしている。しかし、第１および第２連動リング３４，４４の下面の高さに段差Δｈを設けなくとも、同様な動作が可能である。たとえば、駆動リング５２の当接面５４に段差を形成しておいてもよい。すなわち、第１および第２連動リング３４，４４の下面の高さを等しくしておく一方で、当接面５４において、第１連動リング３４に対向する部分の高さを、第２連動リング４４に対向する部分の高さよりも低くしておけばよい。また、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３と補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３との間で、軸３５に対する板状部９５の取り付け角度を異ならせておいてもよい。すなわち、たとえば、第１および第２連動リング３４，４４を同時に作動するようにしておく一方で、位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３の当接部９６が補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３の当接部９６よりも若干内方（回転軸２５に近い方）に位置するように、板状部９５の取り付け角度を調整しておけばよい。
【０１０２】
また、前述の第１および第２の実施形態では、３個の位置決め保持部材Ｆ１〜Ｆ３と３個の補助保持部材Ｓ１〜Ｓ３とを備えた構成について説明したが、３個の位置決め保持部材と１個または２個の補助保持部材とを備えた構成としてもよいし、３個の位置決め保持部材と４個以上の補助保持部材とを備えた構成としてもよい。また、補助保持部材は、一気にウエハＷを挟持／開放する必要はなく、１個ずつウエハＷを挟持／解除するように動作してもよいし、少なくとも１つの補助保持部材を含むグループ単位で、時間間隔を開けて、挟持／解除するように動作してもよい。
【０１０３】
さらにまた、ウエハＷの保持を解除するときにウエハＷが落下することによる不具合は、４個以上の保持部材によるウエハＷの周縁部の保持を順次開放すれば抑制または防止できる。すなわち、たとえば、４個の保持部材によってウエハＷの周縁部が保持される場合に、この４個の保持部材によるウエハＷの保持を、たとえば、１個ずつ解除していってもよいし、２個ずつ順に解除してもよい。むろん、保持部材の数は、５個以上であってもよい。
【０１０４】
たとえば、前述の第１の実施形態の構成を変形して、６個の保持部材Ｆ１〜Ｆ３，Ｓ１〜Ｓ３のそれぞれに対応する６個の連動リングを回転軸２５まわりに同心円状に設け、それらの連動リングの下面の高さを微小高さずつ異ならせておくとともに、これらに対向する水平な当接面を有する駆動リングを前記６個の連動リングの下方で上下動させる構成とすることが考えられる。これにより、６個の保持部材によるウエハＷの挟持／解除を、タイミングをずらせて生じさせることができる。
【０１０５】
また、前述の第２の実施形態では、モータＭ１，Ｍ２およびボールねじ機構１６１，１６２によって第１および第２非回転側可動部材１６８，１７８を昇降させているが、エアシリンダ等の他の駆動機構を用いて第１および第２非回転側可動部材１６８，１７８を昇降させることもできる。
また、前述の実施形態では、処理対象の基板として、半導体ウエハを例にとったが、この発明は、光ディスク等の他の円形基板のほか、液晶表示装置用ガラス基板などの角形基板に対しても適用が可能である。
【０１０６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図解図である。
【図２】上記基板処理装置に備えられたスピンチャックの平面図である。
【図３】スピンベースに備えられた動作変換機構の配置を説明するための斜視図である。
【図４】同じくスピンベースに備えられた動作変換機構の配置を説明するための斜視図である。
【図５】スピンチャックの縦断面図である。
【図６】位置決め保持部材および補助保持部材を順に作動させるための順次作動機構の構成を説明するための斜視図である。
【図７】同じく位置決め保持部材および補助保持部材を順に作動させるための順次作動機構の構成を説明するための斜視図である。
【図８】順次作動機構に備えられた上下駆動機構の構成を説明するための斜視図である。
【図９】保持部材を作動させるためのリンク機構の構成を説明するための斜視図である。
【図１０】保持部材の構成を説明するための側面図である。
【図１１】前記基板処理装置の制御に関連する構成を説明するためのブロック図である。
【図１２】この発明の第２の実施形態に係る基板処理装置のスピンチャックに関連する構成を説明するための断面図である（図１３のXII−XII線断面）。
【図１３】前記第２の実施形態において保持部材を駆動するための駆動機構の構成を説明するための平面図である。
【図１４】図１３の駆動機構によって駆動される第１および第２非回転側可動部材の構成を説明するための平面図である。
【図１５】前記第１および第２非回転側可動部材から伝達される駆動力を保持部材の動作に変換する動作変換機構の構成を説明するための斜視図である。
【図１６】動作変換機構の他の部分の構成を説明するための斜視図である。
【図１７】保持部材と連動する第１および第２連動リングの高さを検出するための構成を説明するための部分拡大断面図である。
【図１８】前記第２の実施形態の基板処理装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ スピンチャック
２ モータ
３ 処理液供給管
４ 純水供給バルブ
５ エッチング液供給バルブ
６ 遮断板
７ 昇降駆動機構
８ アーム
９ 回転駆動機構
１０ 窒素ガス供給バルブ
１１ 窒素ガス供給管
１２ 純水供給バルブ
２１ スピンベース
２２ 上板
２３ 下板
２４ 貫通孔
２５ 回転軸
２６ 中心軸ノズル
２６ａ 吐出口
２７ ケーシング
２７ａ 上蓋部
２８ カバー部材
２９ シール機構
３０ シール部材
３１〜３３ リンク機構
３４ 第１連動リング
３５ 軸
３６ レバー
３６ａ ピン
３７ 揺動板
３７ａ 長穴
３８ クランク部材
３８ａ 軸部
３９ レバー
３９ａ 軸受け部
４０ クランク部材
４０ａ，４０ｂ 軸部
４１〜４３ リンク機構
４４ 第２連動リング
４５ 軸受け部材
４６ 昇降部材
４６ａ 長穴
４７ ガイド軸
４８ ブッシュ
４９ ガイド軸
５０ 機構部収容空間
５１ 順次作動機構
５２ 駆動リング
５３ 樹脂板
５４ 当接面
５５ 上下駆動機構
５６ ベース
５７ リニアブッシュ
５７Ａ 本体部
５７Ｂ 軸部
５８ 回転リング
５９ エアシリンダ
５９Ａ シリンダ本体
５９Ｂ ロッド
６０ カム機構
６１ 固定筒
６１ａ フランジ
６２ 軸受け
６３ 長孔
６５ ジョイント
６６ リンクブロック
６７ 軸
７０ カムブロック
７１ カムフォロワ
７２ カム溝
７３ カム面
９２ ブッシュ
９３，９４ 圧縮コイルばね
９５ 板状部
９５ａ ウエハ支持部
９６ 当接部
９７ ウエハ受け部
１００ 制御装置
１００Ｍ 記憶部
１０１ 第１数値化処理部
１０２ 第２数値化処理部
１５１ ギヤケース
１５２，１５３ 軸受け
１５４ 第１ギヤ
１５５ 第２ギヤ
１５６，１５７ ピニオン
１６１ 第１ボールねじ機構
１６２ 第２ボールねじ機構
１６３ ねじ軸
１６４ ボールナット
１６５ 軸受け部
１６６ ギヤ
１６７ ガイド軸
１６８ 第１非回転側可動部材
１６８ａ 凹部
１６９，１７０ 突出部
１７１ 第１軸受け
１７１ｆ 非回転側リング
１７１ｒ 回転側リング
１７２ 軸受け
１７２ｆ 非回転側リング
１７２ｒ 回転側リング
１７７ ガイド軸
１７８ 第２非回転側可動部材
１７９，１８０ 突出部
１８１ 第１回転側可動部材
１８１ａ 肩部
１８２ 第２回転側可動部材
１８２ａ ねじ孔
１９１ 案内レール
１９２ 案内ピン
１９２ａ ねじ部
１９３ ブッシュ
１９４ 貫通孔
１９７，１９８ 位置センサ
Ｆ 第１保持部材群
Ｆ１〜Ｆ３ 位置決め保持部材
Ｓ 第２保持部材群
Ｓ１〜Ｓ２ 補助保持部材
ＦＴ１ 第１動作変換機構
ＦＴ２ 第２動作変換機構
Ｌａ 投光部
Ｌｂ 受光部
Ｍ１ 第１モータ
Ｍ２ 第２モータ
Ｗ ウエハ
Δｈ 段差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の縁部の異なる位置にそれぞれ当接し、協働して基板を保持する少なくとも４個の保持部材と、
基板の保持および開放の際に、前記少なくとも４個の保持部材を駆動する保持部材駆動手段とを含み、
前記少なくとも４個の保持部材は、それぞれ少なくとも１つの保持部材を含む複数のグループに分類されており、
前記保持部材駆動手段は、基板を保持または開放する際に、各グループの保持部材を他の少なくとも１つのグループの保持部材からタイミングをずらして駆動させるものである、基板保持装置。
【請求項２】
前記少なくとも４個の保持部材は、基板の周端面の異なる位置にそれぞれ当接可能に構成されており、
前記複数のグループは、基板を位置決めして保持可能な３個の位置決め保持部材からなる第１グループと、当該３個の位置決め保持部材以外の保持部材からなる第２グループとを含み、
前記保持部材駆動手段は、基板を保持するに際して、前記第１グループを構成する前記３個の位置決め保持部材によって基板を保持し、その後に、前記第２グループの保持部材を前記３個の位置決め保持部材によって保持されている基板に当接させるものである、請求項１記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記保持部材駆動手段は、基板の保持を開放するに際して、前記第２グループの保持部材を基板から離間させ、その後に、前記第１グループを構成する３個の位置決め保持部材を基板から離間させるものである、請求項２記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記少なくとも４個の保持部材は、基板の周端面の異なる位置にそれぞれ当接可能に構成されており、
前記複数のグループは、基板を位置決めして保持可能な３個の位置決め保持部材からなる第１グループと、当該３個の位置決め保持部材以外の保持部材からなる第２グループとを含み、
前記保持部材駆動手段は、前記少なくとも４個の保持部材によって保持されている基板を開放するに際して、前記第２グループの保持部材を基板から離間させ、その後に、前記第１グループを構成する３個の位置決め保持部材を基板から離間させるものである、請求項１記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記少なくとも４個の保持部材は、基板に当接する際に基板を持ち上げながら保持位置に移動し、基板から離間する際に基板の自重による下降を許容しながら開放位置に移動するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板保持装置。
【請求項６】
前記保持部材駆動手段は、個々のグループの保持部材にそれぞれ連結された複数の作動部材と、この複数の作動部材を順に作動させる順次作動手段とを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板保持装置。
【請求項７】
前記複数の作動部材は、保持部材が基板を保持している状態に対応した保持位置と、保持部材が基板から離間している状態に対応した開放位置との間で変位可能に設けられており、
前記順次作動手段は、前記作動部材を保持位置と開放位置との間で変位させるものであり、個々のグループの作動部材に共通に駆動力を与えることができる駆動力伝達部材を含み、
前記駆動力伝達部材と複数のグループの各作動部材との係合または係合解除が時間間隔を開けて生じるようになっている、請求項６記載の基板保持装置。
【請求項８】
前記駆動力伝達部材と前記複数の作動部材とが係合解除状態から係合状態に至るまでの前記駆動力伝達部材のストロークが、前記作動部材毎に異なっている、請求項７記載の基板保持装置。
【請求項９】
前記少なくとも４個の保持部材を支持する回転ベースと、
この回転ベースを回転駆動する回転駆動機構と、
前記回転駆動機構および前記保持部材駆動手段を制御し、前記回転駆動機構を停止して前記回転ベースの回転を停止した状態で、前記保持部材駆動手段を作動させる制御手段とをさら含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板保持装置。
【請求項１】
基板の縁部の異なる位置にそれぞれ当接し、協働して基板を保持する少なくとも４個の保持部材と、
基板の保持および開放の際に、前記少なくとも４個の保持部材を駆動する保持部材駆動手段とを含み、
前記少なくとも４個の保持部材は、それぞれ少なくとも１つの保持部材を含む複数のグループに分類されており、
前記保持部材駆動手段は、基板を保持または開放する際に、各グループの保持部材を他の少なくとも１つのグループの保持部材からタイミングをずらして駆動させるものである、基板保持装置。
【請求項２】
前記少なくとも４個の保持部材は、基板の周端面の異なる位置にそれぞれ当接可能に構成されており、
前記複数のグループは、基板を位置決めして保持可能な３個の位置決め保持部材からなる第１グループと、当該３個の位置決め保持部材以外の保持部材からなる第２グループとを含み、
前記保持部材駆動手段は、基板を保持するに際して、前記第１グループを構成する前記３個の位置決め保持部材によって基板を保持し、その後に、前記第２グループの保持部材を前記３個の位置決め保持部材によって保持されている基板に当接させるものである、請求項１記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記保持部材駆動手段は、基板の保持を開放するに際して、前記第２グループの保持部材を基板から離間させ、その後に、前記第１グループを構成する３個の位置決め保持部材を基板から離間させるものである、請求項２記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記少なくとも４個の保持部材は、基板の周端面の異なる位置にそれぞれ当接可能に構成されており、
前記複数のグループは、基板を位置決めして保持可能な３個の位置決め保持部材からなる第１グループと、当該３個の位置決め保持部材以外の保持部材からなる第２グループとを含み、
前記保持部材駆動手段は、前記少なくとも４個の保持部材によって保持されている基板を開放するに際して、前記第２グループの保持部材を基板から離間させ、その後に、前記第１グループを構成する３個の位置決め保持部材を基板から離間させるものである、請求項１記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記少なくとも４個の保持部材は、基板に当接する際に基板を持ち上げながら保持位置に移動し、基板から離間する際に基板の自重による下降を許容しながら開放位置に移動するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板保持装置。
【請求項６】
前記保持部材駆動手段は、個々のグループの保持部材にそれぞれ連結された複数の作動部材と、この複数の作動部材を順に作動させる順次作動手段とを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板保持装置。
【請求項７】
前記複数の作動部材は、保持部材が基板を保持している状態に対応した保持位置と、保持部材が基板から離間している状態に対応した開放位置との間で変位可能に設けられており、
前記順次作動手段は、前記作動部材を保持位置と開放位置との間で変位させるものであり、個々のグループの作動部材に共通に駆動力を与えることができる駆動力伝達部材を含み、
前記駆動力伝達部材と複数のグループの各作動部材との係合または係合解除が時間間隔を開けて生じるようになっている、請求項６記載の基板保持装置。
【請求項８】
前記駆動力伝達部材と前記複数の作動部材とが係合解除状態から係合状態に至るまでの前記駆動力伝達部材のストロークが、前記作動部材毎に異なっている、請求項７記載の基板保持装置。
【請求項９】
前記少なくとも４個の保持部材を支持する回転ベースと、
この回転ベースを回転駆動する回転駆動機構と、
前記回転駆動機構および前記保持部材駆動手段を制御し、前記回転駆動機構を停止して前記回転ベースの回転を停止した状態で、前記保持部材駆動手段を作動させる制御手段とをさら含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板保持装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−３４５５３（Ｐ２００８−３４５５３Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０５１２６（Ｐ２００６−２０５１２６）
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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