基板把持機構および基板把持方法
【課題】より簡単な構成で基板を把持することができる基板把持機構を提供する。
【解決手段】基板把持機構は、基台１と、基台１に支持され、該基台１に対して上下方向に相対移動可能な複数の基板支持部材２と、基板支持部材２の上端にそれぞれ設けられた基板把持部２８と、基板支持部材２を上下動させる駆動機構２０と、少なくとも１つの基板支持部材２および基台１のうちのいずれか一方に取り付けられた第１の磁石３１と、少なくとも１つの基板支持部材２および基台１のうちの他方に取り付けられた第２の磁石３２とを備える。第１の磁石３１の磁石は、基板支持部材２の上下動に伴って、第２の磁石３２と近接した位置となるように配置され、第１の磁石３１と第２の磁石３２が近接したときに、第１の磁石３１と第２の磁石３２との間に発生する磁力により基板把持部２８が基板Ｗの端部を押圧する方向に基板支持部材２を移動させる。
【解決手段】基板把持機構は、基台１と、基台１に支持され、該基台１に対して上下方向に相対移動可能な複数の基板支持部材２と、基板支持部材２の上端にそれぞれ設けられた基板把持部２８と、基板支持部材２を上下動させる駆動機構２０と、少なくとも１つの基板支持部材２および基台１のうちのいずれか一方に取り付けられた第１の磁石３１と、少なくとも１つの基板支持部材２および基台１のうちの他方に取り付けられた第２の磁石３２とを備える。第１の磁石３１の磁石は、基板支持部材２の上下動に伴って、第２の磁石３２と近接した位置となるように配置され、第１の磁石３１と第２の磁石３２が近接したときに、第１の磁石３１と第２の磁石３２との間に発生する磁力により基板把持部２８が基板Ｗの端部を押圧する方向に基板支持部材２を移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板把持機構および基板把持方法に関し、特に半導体ウェハなどの基板の洗浄装置や乾燥装置に好適に組み込まれる基板把持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程では、研磨処理やめっき処理の後に基板の洗浄処理や乾燥処理が行われる。例えば、基板の洗浄処理では、基板を基板把持機構で把持しつつ基板を回転させ、この状態で基板に洗浄液を供給する。従来の基板把持機構としては、アクチュエータなどによりチャックを駆動して基板を把持する機構が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０５８２２６号公報
【特許文献２】特開平１１−０９０３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来の基板把持機構の改良に関するものであり、より簡単な構成で基板を把持することができる基板把持機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基台と、前記基台に支持され、該基台に対して上下方向に相対移動可能な複数の基板支持部材と、前記基板支持部材の上端にそれぞれ設けられた基板把持部と、前記基板支持部材を上下動させる駆動機構と、前記基板支持部材の下降と連動して、少なくとも１つの前記基板支持部材上の前記基板把持部を基板に押圧し、前記基板支持部材の上昇と連動して、前記基板把持部を基板から離間させる押圧機構とを備えることを特徴とする基板把持機構である。
【０００６】
本発明の好ましい態様は、前記押圧機構は、前記基板支持部材の上下動と連動して、前記少なくとも１つの基板支持部材をその軸心周りに回転させる回転機構であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板把持部は、前記基板支持部材の軸心から偏心して配置された円筒状のクランプであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい態様は、前記押圧機構は、前記少なくとも１つの前記基板支持部材および前記基台のうちのいずれか一方に取り付けられた第１の磁石と、前記少なくとも１つの前記基板支持部材および前記基台のうちの他方に取り付けられた第２の磁石とを備え、前記第１の磁石は、前記基板支持部材の上下動に伴って、前記第２の磁石と近接した位置となるように配置され、前記第１の磁石と前記第２の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板の周端部を押圧する方向に前記基板支持部材を移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第２の磁石が取り付けられている前記少なくとも１つの前記基板支持部材または前記基台には、第３の磁石がさらに取り付けられており、前記第１の磁石は、前記基板支持部材の上下動に伴って、前記第２の磁石および前記第３の磁石のいずれか一方と近接した位置となるように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、前記第１の磁石と前記第２の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板の周端部を押圧する方向に前記基板支持部材をその軸心周りに回転させ、前記第１の磁石と前記第３の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第３の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板から離間する方向に前記基板支持部材をその軸心周りに回転させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第２の磁石および前記第３の磁石は、互いに上下方向に離間して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの基板支持部材には、その軸心に沿って延びる溝が形成されており、前記基台には、前記溝に緩やかに係合する突起部が設けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記押圧機構は、前記少なくとも１つの基板支持部材に形成された螺旋溝と、前記基台に設けられた、前記螺旋溝に係合するピンとを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の基板支持部材は少なくとも４つの基板支持部材であり、前記基板支持部材のうちの互いに対向する２つの基板支持部材は、回転することなく上下動することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基台および前記複数の基板支持部材を回転させる機構をさらに備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の態様は、基台と、前記基台に支持された複数の基板支持部材と、前記基板支持部材の上端にそれぞれ設けられた基板把持部および位置決め部と、前記基板支持部材の少なくとも１つをその軸心周りに回転させる回転機構とを備え、前記基板把持部は、前記基板支持部材の軸心から偏心して配置され、前記位置決め部は、前記基板支持部材と同心の円に沿って湾曲する側面を有することを特徴とする基板把持機構である。
【００１１】
本発明の他の態様は、基板を把持する方法において、複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、該複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする。
本発明の他の態様は、基板を把持する方法において、複数の基板支持部材上に基板を載置する工程と、前記複数の基板支持部材を下降させて、該複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、前記複数の基板支持部材を上昇させて、前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記把持工程は、前記複数の基板支持部材の少なくとも１つを回転させることにより、前記基板把持部を基板に押圧することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の基板支持部材のうちの互いに対向する２つの基板支持部材は、回転することなく上下動することを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様は、基板を把持しながら洗浄する方法において、回転カバーに覆われた複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、前記基板把持部に把持された基板を回転させながら、該基板上に洗浄液を供給して該基板を洗浄する洗浄工程と、前記複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする。
本発明の他の態様は、基板を把持しながら乾燥する方法において、回転カバーに覆われた複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、前記基板把持部に把持された基板を回転させながら、該基板上にイソプロピルアルコールを含む蒸気を供給して該基板を乾燥する乾燥工程と、前記複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板支持部材の上下動に伴って基板の把持力が発生するので、電動アクチュエータなどを不要とすることができ、簡単な構成の基板把持機構が実現される。本発明に係る基板把持機構は、基板を回転させながら洗浄液を基板に供給する洗浄装置や、基板を回転させて基板を乾燥させる乾燥装置などに適用することができる。本基板把持機構は構造が簡素で軽量であるため、回転体の回転負荷が低減され、基板把持機構の長寿命化が実現される。さらに、洗浄液の飛散が少ないという利点も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板把持機構を示す縦断面図である。図２は第１の実施形態に係る基板把持機構を示す平面図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、本基板把持機構は、４つのアーム１ａを有する基台１と、各アーム１ａの先端に支持された４本の円筒状の基板支持部材２とを備えている。基台１は回転軸５の上端に固定されており、この回転軸５は軸受６によって回転自在に支持されている。軸受６は回転軸５と平行に延びる円筒体７の内周面に固定されている。円筒体７の下端は架台９に取り付けられており、その位置は固定されている。架台９はフレーム１０に固定されている。回転軸５は、プーリー１１，１２およびベルト１４を介してモータ１５に連結されており、モータ１５を駆動させることにより、基台１はその軸心を中心として回転するようになっている。符号Ｗは、半導体ウェハなどの基板である。
【００１７】
円筒体７の周囲には、基板支持部材２を持ち上げるリフト機構２０が配置されている。このリフト機構２０は、円筒体７に対して上下方向にスライド可能に構成されている。リフト機構２０は、基板支持部材２の下端に接触する接触プレート２０ａを有している。円筒体７の外周面とリフト機構２０の内周面との間には、第１の気体チャンバ２１と第２の気体チャンバ２２が形成されている。これら第１の気体チャンバ２１と第２の気体チャンバ２２は、それぞれ第１の気体流路２４および第２の気体流路２５に連通しており、これら第１の気体流路２４および第２の気体流路２５の端部は、図示しない加圧気体供給源に連結されている。第１の気体チャンバ２１内の圧力を第２の気体チャンバ２２内の圧力よりも高くすると、図３に示すように、リフト機構２０が上昇する。一方、第２の気体チャンバ２２内の圧力を第１の気体チャンバ２１内の圧力よりも高くすると、図１に示すように、リフト機構２０が下降する。
【００１８】
図４（ａ）は、図２に示す基板支持部材２およびアーム１ａの一部を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。基台１のアーム１ａは、基板支持部材２をスライド自在に保持する保持部１ｂを有している。なお、この保持部１ｂはアーム１ａと一体に構成してもよい。保持部１ｂには上下に延びる貫通孔が形成されており、この貫通孔に基板支持部材２が挿入されている。貫通孔の直径は基板支持部材２の直径よりも僅かに大きく、したがって基板支持部材２は基台１に対して上下方向に相対移動可能となっており、さらに基板支持部材２は、その軸心周りに回転可能となっている。
【００１９】
基板支持部材２の下部には、スプリング受け２ａが取り付けられている。基板支持部材２の周囲にはスプリング２７が配置されており、スプリング受け２ａによってスプリング２７が支持されている。スプリング２７の上端は保持部１ｂ（基台１の一部）を押圧している。したがって、スプリング２７によって基板支持部材２には下向きの力が作用している。基板支持部材２の外周面には、貫通孔の直径よりも大きい径を有するストッパー２ｂが形成されている。したがって、基板支持部材２は、図４（ｂ）に示すように、下方への移動がストッパー２ｂによって制限される。
【００２０】
基板支持部材２の上端には、基板Ｗが載置される支持ピン２９と、基板Ｗの周端部に当接する基板把持部としての円筒状のクランプ２８とが設けられている。支持ピン２９は基板支持部材２の軸心上に配置されており、クランプ２８は基板支持部材２の軸心から離間した位置に配置されている。したがって、クランプ２８は、基板支持部材２の回転に伴って基板支持部材２の軸心周りに回転可能となっている。
【００２１】
基台１の保持部１ｂには第１の磁石３１が取り付けられており、この第１の磁石３１は基板支持部材２の側面に対向して配置されている。一方、基板支持部材２には第２の磁石３２および第３の磁石３３が配置されている。これら第２の磁石３２および第３の磁石３３は、上下方向に離間して配列されている。これらの第１〜第３の磁石３１，３２，３３としては、ネオジム磁石が好適に用いられる。
【００２２】
図５は、第２の磁石３２と第３の磁石３３の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材２の軸方向から見た図である。図５に示すように、第２の磁石３２と第３の磁石３３とは、基板支持部材２の周方向においてずれて配置されている。すなわち、第２の磁石３２と基板支持部材２との中心とを結ぶ線と、第２の磁石３２と基板支持部材２の中心とを結ぶ線とは、基板支持部材２の軸方向から見たときに所定の角度αで交わっている。
【００２３】
基板支持部材２が、図４（ｂ）に示す下降位置にあるとき、第１の磁石３１と第２の磁石３２とが互いに対向する。このとき、第１の磁石３１と第２の磁石３２との間には吸引力が働く。この吸引力は、基板支持部材２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ２８が基板Ｗの周端部を押圧する方向である。したがって、図４（ｂ）に示す下降位置は、基板Ｗを把持するクランプ位置ということができる。
【００２４】
なお、第１の磁石３１と第２の磁石３２とは、十分な把持力が発生する程度に互いに近接してさえいれば、基板Ｗを把持するときに必ずしも互いに対向していなくてもよい。例えば、第１の磁石３１と第２の磁石３２とが互いに傾いた状態で近接している場合でも、それらの間に磁力は発生する。したがって、この磁力が基板支持部材２を回転させて基板Ｗを把持させるのに十分な程度に大きければ、第１の磁石３１と第２の磁石３２は必ずしも互いに対向していなくてもよい。
【００２５】
図６（ａ）は、リフト機構２０により基板支持部材２を上昇させたときの基板支持部材２およびアーム１ａの一部を示す平面図であり、図６（ｂ）は、リフト機構２０により基板支持部材２を上昇させたときの図２のＡ−Ａ線断面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
リフト機構２０により基板保持部１ｂ材を図６（ｂ）に示す上昇位置まで上昇させると、第１の磁石３１と第３の磁石３３とが対向し、第２の磁石３２は第１の磁石３１から離間する。このとき、第１の磁石３１と第３の磁石３３との間には吸引力が働く。この吸引力は基板支持部材２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ２８が基板Ｗから離間する方向である。したがって、図６（ａ）に示す上昇位置は、基板をリリースするアンクランプ位置ということができる。この場合も、第１の磁石３１と第３の磁石３３とは、基板Ｗの把持を開放するときに必ずしも互いに対向していなくてよく、クランプ２８を基板Ｗから離間させる方向に基板支持部材２を回転させる程度の回転力（磁力）を発生する程度に互いに近接していればよい。
【００２６】
第２の磁石３２と第３の磁石３３とは基板支持部材２の周方向においてずれた位置に配置されているので、基板支持部材２の上下移動に伴って基板支持部材２には回転力が作用する。この回転力によってクランプ２８に基板Ｗを把持する力と基板Ｗを開放する力が与えられる。したがって、基板支持部材２を上下させるだけで、基板Ｗを把持し、かつ開放することができる。このように、第１の磁石３１、第２の磁石３２、および第３の磁石３３は、基板支持部材２をその軸心周りに回転させてクランプ２８により基板Ｗを把持させる把持機構（回転機構）として機能する。この把持機構（回転機構）は、基板支持部材２の上下動によって動作する。
【００２７】
リフト機構２０の接触プレート２０ａは基板支持部材２の下方に位置している。接触プレート２０ａが上昇すると、接触プレート２０ａの上面が基板支持部材２の下端に接触し、基板支持部材２はスプリング２７の押圧力に抗して接触プレート２０ａによって持ち上げられる。接触プレート２０ａの上面は平坦な面であり、一方、基板支持部材２の下端は半球状に形成されている。本実施形態では、リフト機構２０とスプリング２７とにより、基板支持部材２を上下動させる駆動機構が構成される。なお、駆動機構としては、上述の実施形態に限らず、例えば、サーボモータを用いた構成とすることもできる。
【００２８】
図７（ａ）は、クランプ位置にある基板支持部材２を別の角度から見た側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。図８（ａ）は、アンクランプ位置にある基板支持部材２を別の角度から見た側面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
基板支持部材２の側面には、その軸心に沿って延びる溝４０が形成されている。この溝４０は円弧状の水平断面を有している。基台１のアーム１ａ（本実施形態では保持部１ｂ）には、溝４０に向かって突起する突起部４１が形成されている。この突起部４１の先端は、溝４０の内部に位置しており、突起部４１は溝４０に緩やかに係合している。
【００２９】
この溝４０および突起部４１は、基板支持部材２の回転角度を制限するために設けられている。より具体的には、図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、基板支持部材２がクランプ位置とアンクランプ位置との間を回転するとき、突起部４１は溝４０に接触しない。したがって、基板支持部材２は、上述した磁石間に作用する磁力により自由に回転することができる。一方、基板支持部材２がクランプ位置およびアンクランプ位置を越えて回転しようとすると、突起部４１が溝４０に接触し、これにより基板支持部材２が過度に回転することが防止される。このように、突起部４１および溝４０はストッパーとして機能するので、基板支持部材２が上下動したときには、第２の磁石３２および第３の磁石３３のうちのいずれか一方が必ず第１の磁石３１の近傍に位置する。
【００３０】
ここで、上述のように構成された基板把持機構の動作について説明する。
基板把持機構は図６（ｂ）に示すアンクランプ位置で待機している間、基板Ｗは搬送ロボットなどの搬送機構（図示せず）により支持ピン２９の上に載置される。その後、リフト機構２０が下降し、スプリング２７の押圧力により基板支持部材２が図４（ｂ）に示すクランプ位置まで下降する。基板支持部材２が下降する間、第２の磁石３２が第１の磁石３１に対向し、これにより基板支持部材２が回転する。この基板支持部材２の回転によってクランプ２８の側面が基板Ｗの周端部に当接し、基板Ｗがクランプ２８によって保持される。支持ピン２９の先端と基板Ｗとの接触面積は極めて小さく、同様にクランプ２８の側面と基板Ｗとの接触面積は極めて小さいので、基板Ｗ以外の部材との接触による基板Ｗの汚染を防止することができる。ここで、基板Ｗと接触する部分の部材としては、帯電防止のために、導電性部材（好適には、鉄、アルミニウム、SUS）や、PEEK、PVC等の炭素樹脂を使用することが好ましい。
【００３１】
モータ１５を駆動すると、基板Ｗは基板支持部材２と一体に回転する。回転が停止するとき、４つの基板支持部材２とリフト機構２０の４つの接触プレート２０ａとの位置合わせが行われる。すなわち、それぞれの基板支持部材２が接触プレート２０ａの上方に位置するように、基台１の回転が停止される。そして、基板支持部材２をリフト機構２０によって上昇させると、基板支持部材２はその軸心周りに回転し、クランプ２８が基板Ｗから離間する。これにより、基板Ｗは単に支持ピン２９上に載置されているだけの状態となり、搬送機構によって基板把持機構から取り出される。
【００３２】
図９（ａ）は、基板支持部材２及びクランプ（基板把持部）２８の変形例を示す拡大平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す基板支持部材２及びクランプ２８の側面図である。なお、図９（ａ）および図９（ｂ）は基板支持部材２の一部のみを示す。
【００３３】
基板支持部材２の上端には、基板Ｗの周端部に当接する基板把持部としての円筒状のクランプ２８と、該クランプ２８から基板支持部材２の軸心に向かって延びる位置決め部４６とが設けられている。位置決め部４６の一端はクランプ２８の側面に一体的に接続され、他端は基板支持部材２の軸心上に位置している。この位置決め部４６の中心側の端部は、基板支持部材２と同心の円に沿って湾曲した側面４６ａを有している。すなわち、位置決め部４６の中心側端部の水平断面は、基板支持部材２と同心の円の一部から構成されている。基板支持部材２の上端は、下方に傾斜するテーパ面となっている。
【００３４】
図１０（ａ）は基板を把持した状態を示す平面図であり、図１０（ｂ）は基板の把持を開放した状態を示す平面図である。基板Ｗは、基板支持部材２の上端（テーパ面）上に載置され、そして、基板支持部材２を回転させることにより、クランプ２８を基板Ｗの周端部に当接させる。これにより、図１０（ａ）に示すように、基板Ｗがクランプ２８に把持される。基板支持部材２を反対方向に回転させると、図１０（ｂ）に示すように、クランプ２８が基板Ｗから離れ、これにより基板Ｗが開放される。このとき、基板支持部材２の回転に伴って、基板Ｗの周端部は位置決め部４６の中心側端部の側面４６ａに摺接する。したがって、位置決め部４６の側面４６ａによって、基板支持部材２の回転に伴って基板Ｗの位置が変位することが防止され、その後の基板搬送の安定性を向上させることができる。
【００３５】
図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る基板把持機構の一部を示す断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す基板支持部材を示す側面図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００３６】
基板支持部材２の側面には、螺旋溝４７が形成されている。この螺旋溝４７は基板支持部材２の軸心に対してやや傾斜した部分を有している。またこの螺旋溝４７の上部および下部は、基板支持部材２の軸心と平行に延びている。保持部１ｂには螺旋溝４７に緩やかに係合するピン４８が設けられている。このような構成によれば、基板支持部材２が上下動すると、螺旋溝４７とピン４８との係合により基板支持部材２がその軸心周りに所定の角度だけ回転する。基板支持部材２が回転すると、クランプ２８は基板Ｗの周端部に接触および離間する方向に移動する。したがって、本実施形態では、螺旋溝４７およびピン４８が、基板支持部材２をその軸心周りに回転させてクランプ２８により基板Ｗを把持させる把持機構（回転機構）として機能する。この把持機構（回転機構）は、基板支持部材２の上下動によって動作する。
【００３７】
図１２は、第１の実施形態に係る基板把持機構に回転カバー５０を取り付けた例を示す縦断面図である。図１２の左半分は、基板を把持している状態を示し、右半分は、基板の把持を開放している状態を示している。なお、図１２では、回転軸５、円筒体７、リフト機構２０などは模式的に記載されているが、それらの詳細な構成は図１に示されている通りである。また、図１２は回転カバー５０の縦断面を示している。
【００３８】
図１２に示すように、回転カバー５０は、基台１の上面に固定され、基板Ｗを囲むように配置されている。回転カバー５０の縦断面形状は径方向内側に傾斜している。回転カバー５０の上端は基板Ｗに近接しており、回転カバー５０の上端の内径は、基板Ｗの直径よりもやや大きく設定されている。また、回転カバー５０の上端には、基板支持部材２の外周面形状に沿った切り欠き５０ａが各基板支持部材２に対応して形成されている。回転カバー５０の底面には、斜めに延びる液体排出孔５１が形成されている。
【００３９】
このような回転カバー５０が取り付けられた基板把持機構は、液体を使用する基板処理装置に好適に適用することができる。例えば、基板を回転させながら、基板の上面に洗浄液を供給する基板洗浄装置に上記基板把持機構を適用することができる。基板の上面に供給された洗浄液（例えば純水）は、遠心力によって基板の周端部から飛び出し、基板と同一の回転速度で回転する回転カバー５０の内周面に捉えられる。回転カバー５０の内周面は傾斜しているので、洗浄液は遠心力によって強制的に下方に流れ、そして、回転カバー５０の液体排出孔５１から下方に排出される。このように、回転カバー５０は基板と一体に回転するので液体の跳ね返りが少なく、したがって基板上にウォーターマークが形成されることを防止することができる。基板を洗浄するために、図１２に示す基板把持機構を用いることで、複数の基板支持部材２の上端に設けられた基板把持部２８によって基板Ｗを押圧することで基板Ｗを把持し、基板把持部２８に把持された基板Ｗを回転させながら、基板Ｗ上に洗浄液を供給して基板Ｗを洗浄し、ついで、複数の基板支持部材２を上昇させて基板把持部２８を基板Ｗから離間させるまでの一連の操作が、複数の基板支持部材２を上下動させる動作により行われるようにすることができ、機械的な悪影響を与えるような外力を加えることなく基板を洗浄することができる。
【００４０】
上述した基板把持機構は、基板洗浄装置以外にも様々なタイプの処理装置に適用することができる。例えば、図１２に示す基板把持機構を、ロタゴニタイプの乾燥装置に適用することができる。このロタゴニ乾燥は、並列する２つのノズルからそれぞれＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ２ガスとの混合気）と純水を回転する基板の表面に供給しながら、２つのノズルを基板の径方向に沿って移動させて基板の表面を乾燥させる方法である。このロタゴニ乾燥は、ウォーターマークの形成を抑制する乾燥方法として注目されている。基板Ｗを乾燥するために、図１２に示す基板把持機構を用いることで、複数の基板支持部材２の上端に設けられた基板把持部２８によって基板Ｗを押圧することで基板Ｗを把持し、基板把持部２８に把持された基板Ｗを回転させながら、基板Ｗ上にイソプロピルアルコールを含むＩＰＡ蒸気を供給して基板Ｗを乾燥し、ついで、複数の基板支持部材２を上昇させて基板把持部２８を基板から離間させるまでの一連の操作が、複数の基板支持部材２を上下動させる動作により行われるようにすることができ、悪影響を与えるような機械的な外力を加えずに基板を取り扱うことができる。さらに、乾燥時に、遠心力で飛散する水滴などの影響を低減させることが可能となる。
【００４１】
上述した実施形態に係る基板把持機構は、４つの基板支持部材すべてが回転による基板把持力を発生するように構成されているが、例えば、４つのうちの互いに対向する２つは上下方向にのみ移動可能で、その軸心周りには回転しないように構成することもできる。この場合は、回転しない２本の基板支持部材を基板の位置決めとして機能させることができる。また、基板支持部材は３つでもよく、または５つ以上の基板支持部材を有してもよい。３つの基板支持部材を設ける場合は、そのうちの１つのみに上述した回転機構（磁石または螺旋溝）を設けることができる。
【００４２】
さらに、上述した第１の実施形態では、第１の磁石３１が基台１に取り付けられ、第２の磁石３２および第３の磁石３３が基板支持部材２に取り付けられているが、本発明はこの配置に限定されない。例えば、第１の磁石３１を基板支持部材２に取り付け、第２の磁石３２および第３の磁石３３を基台１に取り付けてもよい。
【００４３】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板把持機構を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板把持機構を示す平面図である。
【図３】リフト機構が上昇した状態を示す縦断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図２に示す基板支持部材およびアームの一部を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】第２の磁石と第３の磁石の配置を説明するための模式図である。
【図６】図６（ａ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの基板支持部材およびアームの一部を示す平面図であり、図６（ｂ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの図２のＡ−Ａ線断面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図７（ａ）は、クランプ位置にある基板支持部材を別の角度から見た側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】図８（ａ）は、アンクランプ位置にある基板支持部材を別の角度から見た側面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】図９（ａ）は、基板支持部材及びクランプの変形例を示す拡大平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す基板支持部材及びクランプの側面図である。
【図１０】図１０（ａ）は基板を把持した状態を示す平面図であり、図１０（ｂ）は基板の把持を開放した状態を示す平面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る基板把持機構の一部を示す断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す基板支持部材を示す側面図である。
【図１２】本実施形態に係る基板把持機構に回転カバーを取り付けた例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 基台
２ 基板支持部材
５ 回転軸
６ 軸受
７ 円筒体
９ 架台
１０ フレーム
１１，１２ プーリー
１４ ベルト
１５ モータ
２０ リフト機構
２１ 第１の気体チャンバ
２２ 第２の気体チャンバ
２４ 第１の気体流路
２５ 第２の気体流路
２７ スプリング
２８ クランプ（基板把持部）
２９ 支持ピン
３１ 第１の磁石
３２ 第２の磁石
３３ 第３の磁石
４０ 溝
４１ 突起部
４６ 位置決め部
４７ 螺旋溝
４８ ピン
５０ 回転カバー
５１ 液体排出孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板把持機構および基板把持方法に関し、特に半導体ウェハなどの基板の洗浄装置や乾燥装置に好適に組み込まれる基板把持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程では、研磨処理やめっき処理の後に基板の洗浄処理や乾燥処理が行われる。例えば、基板の洗浄処理では、基板を基板把持機構で把持しつつ基板を回転させ、この状態で基板に洗浄液を供給する。従来の基板把持機構としては、アクチュエータなどによりチャックを駆動して基板を把持する機構が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０５８２２６号公報
【特許文献２】特開平１１−０９０３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来の基板把持機構の改良に関するものであり、より簡単な構成で基板を把持することができる基板把持機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基台と、前記基台に支持され、該基台に対して上下方向に相対移動可能な複数の基板支持部材と、前記基板支持部材の上端にそれぞれ設けられた基板把持部と、前記基板支持部材を上下動させる駆動機構と、前記基板支持部材の下降と連動して、少なくとも１つの前記基板支持部材上の前記基板把持部を基板に押圧し、前記基板支持部材の上昇と連動して、前記基板把持部を基板から離間させる押圧機構とを備えることを特徴とする基板把持機構である。
【０００６】
本発明の好ましい態様は、前記押圧機構は、前記基板支持部材の上下動と連動して、前記少なくとも１つの基板支持部材をその軸心周りに回転させる回転機構であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板把持部は、前記基板支持部材の軸心から偏心して配置された円筒状のクランプであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい態様は、前記押圧機構は、前記少なくとも１つの前記基板支持部材および前記基台のうちのいずれか一方に取り付けられた第１の磁石と、前記少なくとも１つの前記基板支持部材および前記基台のうちの他方に取り付けられた第２の磁石とを備え、前記第１の磁石は、前記基板支持部材の上下動に伴って、前記第２の磁石と近接した位置となるように配置され、前記第１の磁石と前記第２の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板の周端部を押圧する方向に前記基板支持部材を移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第２の磁石が取り付けられている前記少なくとも１つの前記基板支持部材または前記基台には、第３の磁石がさらに取り付けられており、前記第１の磁石は、前記基板支持部材の上下動に伴って、前記第２の磁石および前記第３の磁石のいずれか一方と近接した位置となるように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、前記第１の磁石と前記第２の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板の周端部を押圧する方向に前記基板支持部材をその軸心周りに回転させ、前記第１の磁石と前記第３の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第３の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板から離間する方向に前記基板支持部材をその軸心周りに回転させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第２の磁石および前記第３の磁石は、互いに上下方向に離間して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの基板支持部材には、その軸心に沿って延びる溝が形成されており、前記基台には、前記溝に緩やかに係合する突起部が設けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記押圧機構は、前記少なくとも１つの基板支持部材に形成された螺旋溝と、前記基台に設けられた、前記螺旋溝に係合するピンとを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の基板支持部材は少なくとも４つの基板支持部材であり、前記基板支持部材のうちの互いに対向する２つの基板支持部材は、回転することなく上下動することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基台および前記複数の基板支持部材を回転させる機構をさらに備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の態様は、基台と、前記基台に支持された複数の基板支持部材と、前記基板支持部材の上端にそれぞれ設けられた基板把持部および位置決め部と、前記基板支持部材の少なくとも１つをその軸心周りに回転させる回転機構とを備え、前記基板把持部は、前記基板支持部材の軸心から偏心して配置され、前記位置決め部は、前記基板支持部材と同心の円に沿って湾曲する側面を有することを特徴とする基板把持機構である。
【００１１】
本発明の他の態様は、基板を把持する方法において、複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、該複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする。
本発明の他の態様は、基板を把持する方法において、複数の基板支持部材上に基板を載置する工程と、前記複数の基板支持部材を下降させて、該複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、前記複数の基板支持部材を上昇させて、前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記把持工程は、前記複数の基板支持部材の少なくとも１つを回転させることにより、前記基板把持部を基板に押圧することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の基板支持部材のうちの互いに対向する２つの基板支持部材は、回転することなく上下動することを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様は、基板を把持しながら洗浄する方法において、回転カバーに覆われた複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、前記基板把持部に把持された基板を回転させながら、該基板上に洗浄液を供給して該基板を洗浄する洗浄工程と、前記複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする。
本発明の他の態様は、基板を把持しながら乾燥する方法において、回転カバーに覆われた複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、前記基板把持部に把持された基板を回転させながら、該基板上にイソプロピルアルコールを含む蒸気を供給して該基板を乾燥する乾燥工程と、前記複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板支持部材の上下動に伴って基板の把持力が発生するので、電動アクチュエータなどを不要とすることができ、簡単な構成の基板把持機構が実現される。本発明に係る基板把持機構は、基板を回転させながら洗浄液を基板に供給する洗浄装置や、基板を回転させて基板を乾燥させる乾燥装置などに適用することができる。本基板把持機構は構造が簡素で軽量であるため、回転体の回転負荷が低減され、基板把持機構の長寿命化が実現される。さらに、洗浄液の飛散が少ないという利点も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板把持機構を示す縦断面図である。図２は第１の実施形態に係る基板把持機構を示す平面図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、本基板把持機構は、４つのアーム１ａを有する基台１と、各アーム１ａの先端に支持された４本の円筒状の基板支持部材２とを備えている。基台１は回転軸５の上端に固定されており、この回転軸５は軸受６によって回転自在に支持されている。軸受６は回転軸５と平行に延びる円筒体７の内周面に固定されている。円筒体７の下端は架台９に取り付けられており、その位置は固定されている。架台９はフレーム１０に固定されている。回転軸５は、プーリー１１，１２およびベルト１４を介してモータ１５に連結されており、モータ１５を駆動させることにより、基台１はその軸心を中心として回転するようになっている。符号Ｗは、半導体ウェハなどの基板である。
【００１７】
円筒体７の周囲には、基板支持部材２を持ち上げるリフト機構２０が配置されている。このリフト機構２０は、円筒体７に対して上下方向にスライド可能に構成されている。リフト機構２０は、基板支持部材２の下端に接触する接触プレート２０ａを有している。円筒体７の外周面とリフト機構２０の内周面との間には、第１の気体チャンバ２１と第２の気体チャンバ２２が形成されている。これら第１の気体チャンバ２１と第２の気体チャンバ２２は、それぞれ第１の気体流路２４および第２の気体流路２５に連通しており、これら第１の気体流路２４および第２の気体流路２５の端部は、図示しない加圧気体供給源に連結されている。第１の気体チャンバ２１内の圧力を第２の気体チャンバ２２内の圧力よりも高くすると、図３に示すように、リフト機構２０が上昇する。一方、第２の気体チャンバ２２内の圧力を第１の気体チャンバ２１内の圧力よりも高くすると、図１に示すように、リフト機構２０が下降する。
【００１８】
図４（ａ）は、図２に示す基板支持部材２およびアーム１ａの一部を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。基台１のアーム１ａは、基板支持部材２をスライド自在に保持する保持部１ｂを有している。なお、この保持部１ｂはアーム１ａと一体に構成してもよい。保持部１ｂには上下に延びる貫通孔が形成されており、この貫通孔に基板支持部材２が挿入されている。貫通孔の直径は基板支持部材２の直径よりも僅かに大きく、したがって基板支持部材２は基台１に対して上下方向に相対移動可能となっており、さらに基板支持部材２は、その軸心周りに回転可能となっている。
【００１９】
基板支持部材２の下部には、スプリング受け２ａが取り付けられている。基板支持部材２の周囲にはスプリング２７が配置されており、スプリング受け２ａによってスプリング２７が支持されている。スプリング２７の上端は保持部１ｂ（基台１の一部）を押圧している。したがって、スプリング２７によって基板支持部材２には下向きの力が作用している。基板支持部材２の外周面には、貫通孔の直径よりも大きい径を有するストッパー２ｂが形成されている。したがって、基板支持部材２は、図４（ｂ）に示すように、下方への移動がストッパー２ｂによって制限される。
【００２０】
基板支持部材２の上端には、基板Ｗが載置される支持ピン２９と、基板Ｗの周端部に当接する基板把持部としての円筒状のクランプ２８とが設けられている。支持ピン２９は基板支持部材２の軸心上に配置されており、クランプ２８は基板支持部材２の軸心から離間した位置に配置されている。したがって、クランプ２８は、基板支持部材２の回転に伴って基板支持部材２の軸心周りに回転可能となっている。
【００２１】
基台１の保持部１ｂには第１の磁石３１が取り付けられており、この第１の磁石３１は基板支持部材２の側面に対向して配置されている。一方、基板支持部材２には第２の磁石３２および第３の磁石３３が配置されている。これら第２の磁石３２および第３の磁石３３は、上下方向に離間して配列されている。これらの第１〜第３の磁石３１，３２，３３としては、ネオジム磁石が好適に用いられる。
【００２２】
図５は、第２の磁石３２と第３の磁石３３の配置を説明するための模式図であり、基板支持部材２の軸方向から見た図である。図５に示すように、第２の磁石３２と第３の磁石３３とは、基板支持部材２の周方向においてずれて配置されている。すなわち、第２の磁石３２と基板支持部材２との中心とを結ぶ線と、第２の磁石３２と基板支持部材２の中心とを結ぶ線とは、基板支持部材２の軸方向から見たときに所定の角度αで交わっている。
【００２３】
基板支持部材２が、図４（ｂ）に示す下降位置にあるとき、第１の磁石３１と第２の磁石３２とが互いに対向する。このとき、第１の磁石３１と第２の磁石３２との間には吸引力が働く。この吸引力は、基板支持部材２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ２８が基板Ｗの周端部を押圧する方向である。したがって、図４（ｂ）に示す下降位置は、基板Ｗを把持するクランプ位置ということができる。
【００２４】
なお、第１の磁石３１と第２の磁石３２とは、十分な把持力が発生する程度に互いに近接してさえいれば、基板Ｗを把持するときに必ずしも互いに対向していなくてもよい。例えば、第１の磁石３１と第２の磁石３２とが互いに傾いた状態で近接している場合でも、それらの間に磁力は発生する。したがって、この磁力が基板支持部材２を回転させて基板Ｗを把持させるのに十分な程度に大きければ、第１の磁石３１と第２の磁石３２は必ずしも互いに対向していなくてもよい。
【００２５】
図６（ａ）は、リフト機構２０により基板支持部材２を上昇させたときの基板支持部材２およびアーム１ａの一部を示す平面図であり、図６（ｂ）は、リフト機構２０により基板支持部材２を上昇させたときの図２のＡ−Ａ線断面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
リフト機構２０により基板保持部１ｂ材を図６（ｂ）に示す上昇位置まで上昇させると、第１の磁石３１と第３の磁石３３とが対向し、第２の磁石３２は第１の磁石３１から離間する。このとき、第１の磁石３１と第３の磁石３３との間には吸引力が働く。この吸引力は基板支持部材２にその軸心周りに回転する力を与え、その回転方向は、クランプ２８が基板Ｗから離間する方向である。したがって、図６（ａ）に示す上昇位置は、基板をリリースするアンクランプ位置ということができる。この場合も、第１の磁石３１と第３の磁石３３とは、基板Ｗの把持を開放するときに必ずしも互いに対向していなくてよく、クランプ２８を基板Ｗから離間させる方向に基板支持部材２を回転させる程度の回転力（磁力）を発生する程度に互いに近接していればよい。
【００２６】
第２の磁石３２と第３の磁石３３とは基板支持部材２の周方向においてずれた位置に配置されているので、基板支持部材２の上下移動に伴って基板支持部材２には回転力が作用する。この回転力によってクランプ２８に基板Ｗを把持する力と基板Ｗを開放する力が与えられる。したがって、基板支持部材２を上下させるだけで、基板Ｗを把持し、かつ開放することができる。このように、第１の磁石３１、第２の磁石３２、および第３の磁石３３は、基板支持部材２をその軸心周りに回転させてクランプ２８により基板Ｗを把持させる把持機構（回転機構）として機能する。この把持機構（回転機構）は、基板支持部材２の上下動によって動作する。
【００２７】
リフト機構２０の接触プレート２０ａは基板支持部材２の下方に位置している。接触プレート２０ａが上昇すると、接触プレート２０ａの上面が基板支持部材２の下端に接触し、基板支持部材２はスプリング２７の押圧力に抗して接触プレート２０ａによって持ち上げられる。接触プレート２０ａの上面は平坦な面であり、一方、基板支持部材２の下端は半球状に形成されている。本実施形態では、リフト機構２０とスプリング２７とにより、基板支持部材２を上下動させる駆動機構が構成される。なお、駆動機構としては、上述の実施形態に限らず、例えば、サーボモータを用いた構成とすることもできる。
【００２８】
図７（ａ）は、クランプ位置にある基板支持部材２を別の角度から見た側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。図８（ａ）は、アンクランプ位置にある基板支持部材２を別の角度から見た側面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
基板支持部材２の側面には、その軸心に沿って延びる溝４０が形成されている。この溝４０は円弧状の水平断面を有している。基台１のアーム１ａ（本実施形態では保持部１ｂ）には、溝４０に向かって突起する突起部４１が形成されている。この突起部４１の先端は、溝４０の内部に位置しており、突起部４１は溝４０に緩やかに係合している。
【００２９】
この溝４０および突起部４１は、基板支持部材２の回転角度を制限するために設けられている。より具体的には、図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、基板支持部材２がクランプ位置とアンクランプ位置との間を回転するとき、突起部４１は溝４０に接触しない。したがって、基板支持部材２は、上述した磁石間に作用する磁力により自由に回転することができる。一方、基板支持部材２がクランプ位置およびアンクランプ位置を越えて回転しようとすると、突起部４１が溝４０に接触し、これにより基板支持部材２が過度に回転することが防止される。このように、突起部４１および溝４０はストッパーとして機能するので、基板支持部材２が上下動したときには、第２の磁石３２および第３の磁石３３のうちのいずれか一方が必ず第１の磁石３１の近傍に位置する。
【００３０】
ここで、上述のように構成された基板把持機構の動作について説明する。
基板把持機構は図６（ｂ）に示すアンクランプ位置で待機している間、基板Ｗは搬送ロボットなどの搬送機構（図示せず）により支持ピン２９の上に載置される。その後、リフト機構２０が下降し、スプリング２７の押圧力により基板支持部材２が図４（ｂ）に示すクランプ位置まで下降する。基板支持部材２が下降する間、第２の磁石３２が第１の磁石３１に対向し、これにより基板支持部材２が回転する。この基板支持部材２の回転によってクランプ２８の側面が基板Ｗの周端部に当接し、基板Ｗがクランプ２８によって保持される。支持ピン２９の先端と基板Ｗとの接触面積は極めて小さく、同様にクランプ２８の側面と基板Ｗとの接触面積は極めて小さいので、基板Ｗ以外の部材との接触による基板Ｗの汚染を防止することができる。ここで、基板Ｗと接触する部分の部材としては、帯電防止のために、導電性部材（好適には、鉄、アルミニウム、SUS）や、PEEK、PVC等の炭素樹脂を使用することが好ましい。
【００３１】
モータ１５を駆動すると、基板Ｗは基板支持部材２と一体に回転する。回転が停止するとき、４つの基板支持部材２とリフト機構２０の４つの接触プレート２０ａとの位置合わせが行われる。すなわち、それぞれの基板支持部材２が接触プレート２０ａの上方に位置するように、基台１の回転が停止される。そして、基板支持部材２をリフト機構２０によって上昇させると、基板支持部材２はその軸心周りに回転し、クランプ２８が基板Ｗから離間する。これにより、基板Ｗは単に支持ピン２９上に載置されているだけの状態となり、搬送機構によって基板把持機構から取り出される。
【００３２】
図９（ａ）は、基板支持部材２及びクランプ（基板把持部）２８の変形例を示す拡大平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す基板支持部材２及びクランプ２８の側面図である。なお、図９（ａ）および図９（ｂ）は基板支持部材２の一部のみを示す。
【００３３】
基板支持部材２の上端には、基板Ｗの周端部に当接する基板把持部としての円筒状のクランプ２８と、該クランプ２８から基板支持部材２の軸心に向かって延びる位置決め部４６とが設けられている。位置決め部４６の一端はクランプ２８の側面に一体的に接続され、他端は基板支持部材２の軸心上に位置している。この位置決め部４６の中心側の端部は、基板支持部材２と同心の円に沿って湾曲した側面４６ａを有している。すなわち、位置決め部４６の中心側端部の水平断面は、基板支持部材２と同心の円の一部から構成されている。基板支持部材２の上端は、下方に傾斜するテーパ面となっている。
【００３４】
図１０（ａ）は基板を把持した状態を示す平面図であり、図１０（ｂ）は基板の把持を開放した状態を示す平面図である。基板Ｗは、基板支持部材２の上端（テーパ面）上に載置され、そして、基板支持部材２を回転させることにより、クランプ２８を基板Ｗの周端部に当接させる。これにより、図１０（ａ）に示すように、基板Ｗがクランプ２８に把持される。基板支持部材２を反対方向に回転させると、図１０（ｂ）に示すように、クランプ２８が基板Ｗから離れ、これにより基板Ｗが開放される。このとき、基板支持部材２の回転に伴って、基板Ｗの周端部は位置決め部４６の中心側端部の側面４６ａに摺接する。したがって、位置決め部４６の側面４６ａによって、基板支持部材２の回転に伴って基板Ｗの位置が変位することが防止され、その後の基板搬送の安定性を向上させることができる。
【００３５】
図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る基板把持機構の一部を示す断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す基板支持部材を示す側面図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成および動作は第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００３６】
基板支持部材２の側面には、螺旋溝４７が形成されている。この螺旋溝４７は基板支持部材２の軸心に対してやや傾斜した部分を有している。またこの螺旋溝４７の上部および下部は、基板支持部材２の軸心と平行に延びている。保持部１ｂには螺旋溝４７に緩やかに係合するピン４８が設けられている。このような構成によれば、基板支持部材２が上下動すると、螺旋溝４７とピン４８との係合により基板支持部材２がその軸心周りに所定の角度だけ回転する。基板支持部材２が回転すると、クランプ２８は基板Ｗの周端部に接触および離間する方向に移動する。したがって、本実施形態では、螺旋溝４７およびピン４８が、基板支持部材２をその軸心周りに回転させてクランプ２８により基板Ｗを把持させる把持機構（回転機構）として機能する。この把持機構（回転機構）は、基板支持部材２の上下動によって動作する。
【００３７】
図１２は、第１の実施形態に係る基板把持機構に回転カバー５０を取り付けた例を示す縦断面図である。図１２の左半分は、基板を把持している状態を示し、右半分は、基板の把持を開放している状態を示している。なお、図１２では、回転軸５、円筒体７、リフト機構２０などは模式的に記載されているが、それらの詳細な構成は図１に示されている通りである。また、図１２は回転カバー５０の縦断面を示している。
【００３８】
図１２に示すように、回転カバー５０は、基台１の上面に固定され、基板Ｗを囲むように配置されている。回転カバー５０の縦断面形状は径方向内側に傾斜している。回転カバー５０の上端は基板Ｗに近接しており、回転カバー５０の上端の内径は、基板Ｗの直径よりもやや大きく設定されている。また、回転カバー５０の上端には、基板支持部材２の外周面形状に沿った切り欠き５０ａが各基板支持部材２に対応して形成されている。回転カバー５０の底面には、斜めに延びる液体排出孔５１が形成されている。
【００３９】
このような回転カバー５０が取り付けられた基板把持機構は、液体を使用する基板処理装置に好適に適用することができる。例えば、基板を回転させながら、基板の上面に洗浄液を供給する基板洗浄装置に上記基板把持機構を適用することができる。基板の上面に供給された洗浄液（例えば純水）は、遠心力によって基板の周端部から飛び出し、基板と同一の回転速度で回転する回転カバー５０の内周面に捉えられる。回転カバー５０の内周面は傾斜しているので、洗浄液は遠心力によって強制的に下方に流れ、そして、回転カバー５０の液体排出孔５１から下方に排出される。このように、回転カバー５０は基板と一体に回転するので液体の跳ね返りが少なく、したがって基板上にウォーターマークが形成されることを防止することができる。基板を洗浄するために、図１２に示す基板把持機構を用いることで、複数の基板支持部材２の上端に設けられた基板把持部２８によって基板Ｗを押圧することで基板Ｗを把持し、基板把持部２８に把持された基板Ｗを回転させながら、基板Ｗ上に洗浄液を供給して基板Ｗを洗浄し、ついで、複数の基板支持部材２を上昇させて基板把持部２８を基板Ｗから離間させるまでの一連の操作が、複数の基板支持部材２を上下動させる動作により行われるようにすることができ、機械的な悪影響を与えるような外力を加えることなく基板を洗浄することができる。
【００４０】
上述した基板把持機構は、基板洗浄装置以外にも様々なタイプの処理装置に適用することができる。例えば、図１２に示す基板把持機構を、ロタゴニタイプの乾燥装置に適用することができる。このロタゴニ乾燥は、並列する２つのノズルからそれぞれＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ２ガスとの混合気）と純水を回転する基板の表面に供給しながら、２つのノズルを基板の径方向に沿って移動させて基板の表面を乾燥させる方法である。このロタゴニ乾燥は、ウォーターマークの形成を抑制する乾燥方法として注目されている。基板Ｗを乾燥するために、図１２に示す基板把持機構を用いることで、複数の基板支持部材２の上端に設けられた基板把持部２８によって基板Ｗを押圧することで基板Ｗを把持し、基板把持部２８に把持された基板Ｗを回転させながら、基板Ｗ上にイソプロピルアルコールを含むＩＰＡ蒸気を供給して基板Ｗを乾燥し、ついで、複数の基板支持部材２を上昇させて基板把持部２８を基板から離間させるまでの一連の操作が、複数の基板支持部材２を上下動させる動作により行われるようにすることができ、悪影響を与えるような機械的な外力を加えずに基板を取り扱うことができる。さらに、乾燥時に、遠心力で飛散する水滴などの影響を低減させることが可能となる。
【００４１】
上述した実施形態に係る基板把持機構は、４つの基板支持部材すべてが回転による基板把持力を発生するように構成されているが、例えば、４つのうちの互いに対向する２つは上下方向にのみ移動可能で、その軸心周りには回転しないように構成することもできる。この場合は、回転しない２本の基板支持部材を基板の位置決めとして機能させることができる。また、基板支持部材は３つでもよく、または５つ以上の基板支持部材を有してもよい。３つの基板支持部材を設ける場合は、そのうちの１つのみに上述した回転機構（磁石または螺旋溝）を設けることができる。
【００４２】
さらに、上述した第１の実施形態では、第１の磁石３１が基台１に取り付けられ、第２の磁石３２および第３の磁石３３が基板支持部材２に取り付けられているが、本発明はこの配置に限定されない。例えば、第１の磁石３１を基板支持部材２に取り付け、第２の磁石３２および第３の磁石３３を基台１に取り付けてもよい。
【００４３】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板把持機構を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板把持機構を示す平面図である。
【図３】リフト機構が上昇した状態を示す縦断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図２に示す基板支持部材およびアームの一部を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】第２の磁石と第３の磁石の配置を説明するための模式図である。
【図６】図６（ａ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの基板支持部材およびアームの一部を示す平面図であり、図６（ｂ）は、リフト機構により基板支持部材を上昇させたときの図２のＡ−Ａ線断面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図７（ａ）は、クランプ位置にある基板支持部材を別の角度から見た側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】図８（ａ）は、アンクランプ位置にある基板支持部材を別の角度から見た側面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】図９（ａ）は、基板支持部材及びクランプの変形例を示す拡大平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す基板支持部材及びクランプの側面図である。
【図１０】図１０（ａ）は基板を把持した状態を示す平面図であり、図１０（ｂ）は基板の把持を開放した状態を示す平面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る基板把持機構の一部を示す断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す基板支持部材を示す側面図である。
【図１２】本実施形態に係る基板把持機構に回転カバーを取り付けた例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 基台
２ 基板支持部材
５ 回転軸
６ 軸受
７ 円筒体
９ 架台
１０ フレーム
１１，１２ プーリー
１４ ベルト
１５ モータ
２０ リフト機構
２１ 第１の気体チャンバ
２２ 第２の気体チャンバ
２４ 第１の気体流路
２５ 第２の気体流路
２７ スプリング
２８ クランプ（基板把持部）
２９ 支持ピン
３１ 第１の磁石
３２ 第２の磁石
３３ 第３の磁石
４０ 溝
４１ 突起部
４６ 位置決め部
４７ 螺旋溝
４８ ピン
５０ 回転カバー
５１ 液体排出孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台に支持され、該基台に対して上下方向に相対移動可能な複数の基板支持部材と、
前記基板支持部材の上端にそれぞれ設けられた基板把持部と、
前記基板支持部材を上下動させる駆動機構と、
前記基板支持部材の下降と連動して、少なくとも１つの前記基板支持部材上の前記基板把持部を基板に押圧し、前記基板支持部材の上昇と連動して、前記基板把持部を基板から離間させる押圧機構とを備えることを特徴とする基板把持機構。
【請求項２】
前記押圧機構は、前記基板支持部材の上下動と連動して、前記少なくとも１つの基板支持部材をその軸心周りに回転させる回転機構であることを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項３】
前記基板把持部は、前記基板支持部材の軸心から偏心して配置された円筒状のクランプであることを特徴とする請求項２に記載の基板把持機構。
【請求項４】
前記押圧機構は、
前記少なくとも１つの前記基板支持部材および前記基台のうちのいずれか一方に取り付けられた第１の磁石と、
前記少なくとも１つの前記基板支持部材および前記基台のうちの他方に取り付けられた第２の磁石とを備え、
前記第１の磁石は、前記基板支持部材の上下動に伴って、前記第２の磁石と近接した位置となるように配置され、
前記第１の磁石と前記第２の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板の周端部を押圧する方向に前記基板支持部材を移動させることを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項５】
前記第２の磁石が取り付けられている前記少なくとも１つの前記基板支持部材または前記基台には、第３の磁石がさらに取り付けられており、
前記第１の磁石は、前記基板支持部材の上下動に伴って、前記第２の磁石および前記第３の磁石のいずれか一方と近接した位置となるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の基板把持機構。
【請求項６】
前記第１の磁石と前記第２の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板の周端部を押圧する方向に前記基板支持部材をその軸心周りに回転させ、
前記第１の磁石と前記第３の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第３の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板から離間する方向に前記基板支持部材をその軸心周りに回転させることを特徴とする請求項５に記載の基板把持機構。
【請求項７】
前記第２の磁石および前記第３の磁石は、互いに上下方向に離間して配置されていることを特徴とする請求項５に記載の基板把持機構。
【請求項８】
前記少なくとも１つの基板支持部材には、その軸心に沿って延びる溝が形成されており、
前記基台には、前記溝に緩やかに係合する突起部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項９】
前記押圧機構は、
前記少なくとも１つの基板支持部材に形成された螺旋溝と、
前記基台に設けられた、前記螺旋溝に係合するピンとを有することを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項１０】
前記複数の基板支持部材は少なくとも４つの基板支持部材であり、
前記基板支持部材のうちの互いに対向する２つの基板支持部材は、回転することなく上下動することを特徴とする請求項２に記載の基板把持機構。
【請求項１１】
前記基台および前記複数の基板支持部材を回転させる機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項１２】
基台と、
前記基台に支持された複数の基板支持部材と、
前記基板支持部材の上端にそれぞれ設けられた基板把持部および位置決め部と、
前記基板支持部材の少なくとも１つをその軸心周りに回転させる回転機構とを備え、
前記基板把持部は、前記基板支持部材の軸心から偏心して配置され、
前記位置決め部は、前記基板支持部材と同心の円に沿って湾曲する側面を有することを特徴とする基板把持機構。
【請求項１３】
基板を把持する方法において、
複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、
該複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、
前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする基板把持方法。
【請求項１４】
基板を把持する方法において、
複数の基板支持部材上に基板を載置する工程と、
前記複数の基板支持部材を下降させて、該複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、
前記複数の基板支持部材を上昇させて、前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、
前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする基板把持方法。
【請求項１５】
前記把持工程は、前記複数の基板支持部材の少なくとも１つを回転させることにより、前記基板把持部を基板に押圧することを特徴とする請求項１３または１４に記載の基板把持方法。
【請求項１６】
前記複数の基板支持部材のうちの互いに対向する２つの基板支持部材は、回転することなく上下動することを特徴とする請求項１５に記載の基板把持方法。
【請求項１７】
基板を把持しながら洗浄する方法において、
回転カバーに覆われた複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、
前記基板把持部に把持された基板を回転させながら、該基板上に洗浄液を供給して該基板を洗浄する洗浄工程と、
前記複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、
前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする方法。
【請求項１８】
基板を把持しながら乾燥する方法において、
回転カバーに覆われた複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、
前記基板把持部に把持された基板を回転させながら、該基板上にイソプロピルアルコールを含む蒸気を供給して該基板を乾燥する乾燥工程と、
前記複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、
前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする方法。
【請求項１】
基台と、
前記基台に支持され、該基台に対して上下方向に相対移動可能な複数の基板支持部材と、
前記基板支持部材の上端にそれぞれ設けられた基板把持部と、
前記基板支持部材を上下動させる駆動機構と、
前記基板支持部材の下降と連動して、少なくとも１つの前記基板支持部材上の前記基板把持部を基板に押圧し、前記基板支持部材の上昇と連動して、前記基板把持部を基板から離間させる押圧機構とを備えることを特徴とする基板把持機構。
【請求項２】
前記押圧機構は、前記基板支持部材の上下動と連動して、前記少なくとも１つの基板支持部材をその軸心周りに回転させる回転機構であることを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項３】
前記基板把持部は、前記基板支持部材の軸心から偏心して配置された円筒状のクランプであることを特徴とする請求項２に記載の基板把持機構。
【請求項４】
前記押圧機構は、
前記少なくとも１つの前記基板支持部材および前記基台のうちのいずれか一方に取り付けられた第１の磁石と、
前記少なくとも１つの前記基板支持部材および前記基台のうちの他方に取り付けられた第２の磁石とを備え、
前記第１の磁石は、前記基板支持部材の上下動に伴って、前記第２の磁石と近接した位置となるように配置され、
前記第１の磁石と前記第２の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板の周端部を押圧する方向に前記基板支持部材を移動させることを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項５】
前記第２の磁石が取り付けられている前記少なくとも１つの前記基板支持部材または前記基台には、第３の磁石がさらに取り付けられており、
前記第１の磁石は、前記基板支持部材の上下動に伴って、前記第２の磁石および前記第３の磁石のいずれか一方と近接した位置となるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の基板把持機構。
【請求項６】
前記第１の磁石と前記第２の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板の周端部を押圧する方向に前記基板支持部材をその軸心周りに回転させ、
前記第１の磁石と前記第３の磁石が近接したときに、前記第１の磁石と前記第３の磁石との間に発生する磁力により前記基板把持部が基板から離間する方向に前記基板支持部材をその軸心周りに回転させることを特徴とする請求項５に記載の基板把持機構。
【請求項７】
前記第２の磁石および前記第３の磁石は、互いに上下方向に離間して配置されていることを特徴とする請求項５に記載の基板把持機構。
【請求項８】
前記少なくとも１つの基板支持部材には、その軸心に沿って延びる溝が形成されており、
前記基台には、前記溝に緩やかに係合する突起部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項９】
前記押圧機構は、
前記少なくとも１つの基板支持部材に形成された螺旋溝と、
前記基台に設けられた、前記螺旋溝に係合するピンとを有することを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項１０】
前記複数の基板支持部材は少なくとも４つの基板支持部材であり、
前記基板支持部材のうちの互いに対向する２つの基板支持部材は、回転することなく上下動することを特徴とする請求項２に記載の基板把持機構。
【請求項１１】
前記基台および前記複数の基板支持部材を回転させる機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板把持機構。
【請求項１２】
基台と、
前記基台に支持された複数の基板支持部材と、
前記基板支持部材の上端にそれぞれ設けられた基板把持部および位置決め部と、
前記基板支持部材の少なくとも１つをその軸心周りに回転させる回転機構とを備え、
前記基板把持部は、前記基板支持部材の軸心から偏心して配置され、
前記位置決め部は、前記基板支持部材と同心の円に沿って湾曲する側面を有することを特徴とする基板把持機構。
【請求項１３】
基板を把持する方法において、
複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、
該複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、
前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする基板把持方法。
【請求項１４】
基板を把持する方法において、
複数の基板支持部材上に基板を載置する工程と、
前記複数の基板支持部材を下降させて、該複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、
前記複数の基板支持部材を上昇させて、前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、
前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする基板把持方法。
【請求項１５】
前記把持工程は、前記複数の基板支持部材の少なくとも１つを回転させることにより、前記基板把持部を基板に押圧することを特徴とする請求項１３または１４に記載の基板把持方法。
【請求項１６】
前記複数の基板支持部材のうちの互いに対向する２つの基板支持部材は、回転することなく上下動することを特徴とする請求項１５に記載の基板把持方法。
【請求項１７】
基板を把持しながら洗浄する方法において、
回転カバーに覆われた複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、
前記基板把持部に把持された基板を回転させながら、該基板上に洗浄液を供給して該基板を洗浄する洗浄工程と、
前記複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、
前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする方法。
【請求項１８】
基板を把持しながら乾燥する方法において、
回転カバーに覆われた複数の基板支持部材の上端に設けられた基板把持部により基板を押圧することで該基板を把持する把持工程と、
前記基板把持部に把持された基板を回転させながら、該基板上にイソプロピルアルコールを含む蒸気を供給して該基板を乾燥する乾燥工程と、
前記複数の基板支持部材を上昇させて前記基板把持部を基板から離間させる離間工程とを有し、
前記把持工程と前記離間工程とが、前記複数の基板支持部材を上下動させる動作により行われることを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２９５７５１（Ｐ２００９−２９５７５１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４７２２０（Ｐ２００８−１４７２２０）
【出願日】平成２０年６月４日（２００８．６．４）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月４日（２００８．６．４）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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