特許 6335103 基板保持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6335103

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】基板保持装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20180521BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-231817(P2014-231817)

(22)【出願日】2014年11月14日

(65)【公開番号】特開2016-96256(P2016-96256A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2017年7月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(72)【発明者】

【氏名】豊村 直樹

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 充

(72)【発明者】

【氏名】井上 拓也

【審査官】 鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１３３６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５０４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２９４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００７３７８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０３５５６５０４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６７−２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に移動自在な支柱と、
前記支柱に設けられた、基板の周縁部を把持するチャックと、
前記支柱をその軸方向に付勢する単一のばねと、
前記ばねの上側部位を囲む内周面を有することで、前記ばねの上側部位の、基板回転時における前記軸方向に対して垂直な方向への移動を前記内周面で制限する第１の構造体と、
前記ばねの内側に配置され、かつ前記ばねの下側部位を支持する外周面を有することで、前記ばねの下側部位の、基板回転時における前記軸方向に対して垂直な方向への移動を前記外周面で制限する第２の構造体とを備えたことを特徴とする基板保持装置。

【請求項2】

前記第１の構造体は、前記ばねの上半分を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。

【請求項3】

前記支柱が前記ばねの力に逆らって上昇されたとき、前記第２の構造体は前記第１の構造体内に挿入されることを特徴とする請求項１または２に記載の基板保持装置。

【請求項4】

軸方向に移動自在な支柱と、
前記支柱に設けられた、基板の周縁部を把持するチャックと、
前記支柱をその軸方向に付勢するばねと、
前記ばねの内側に配置され、かつ前記ばねの上側部位を支持する外周面を有することで、前記ばねの上側部位の、基板回転時における前記軸方向に対して垂直な方向への移動を前記外周面で制限する第１の構造体と、
前記ばねの下側部位を囲む内周面を有することで、前記ばねの下側部位の、基板回転時における前記軸方向に対して垂直な方向への移動を前記内周面で制限する第２の構造体とを備えたことを特徴とする基板保持装置。

【請求項5】

前記支柱は、前記第２の構造体に対して相対的に回転可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板保持装置。

【請求項6】

前記ばねの力に逆らって前記支柱をその軸方向に移動させる移動機構と、
前記支柱の軸方向への移動に従って前記支柱をその軸心まわりに回転させる回転機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の基板保持装置。

【請求項7】

前記支柱、前記チャック、前記ばね、前記第１の構造体、および前記第２の構造体は、それぞれ複数設けられており、
前記複数の支柱を互いに連結する連結リングをさらに備えたことを特徴とする請求項１または４に記載の基板保持装置。

【請求項8】

前記複数の支柱および前記複数のチャックは、前記基板の周縁部に沿って配列されていることを特徴とする請求項７に記載の基板保持装置。

【請求項9】

軸方向に移動自在な複数の支柱と、
前記複数の支柱に設けられた、基板の周縁部を把持する複数のチャックと、
前記複数の支柱を互いに連結する連結リングと、
前記複数の支柱をその軸方向にそれぞれ付勢する複数のばねと、
前記複数のチャックで保持された基板を回転させるときに、前記ばねの遠心力による変位を制限する構造体を備え、
前記複数のばねのそれぞれは、単一のばねであり、
前記連結リングは前記複数の支柱と一体に回転可能であるように前記複数の支柱に連結されていることを特徴とする基板保持装置。

【請求項10】

軸方向に移動自在な支柱と、
前記支柱に設けられた、基板の周縁部を把持するチャックと、
前記支柱をその軸方向に付勢する単一のばねと、
前記ばねを囲む内周面を有する第１の構造体と、
前記ばねの内側に配置され、かつ前記ばねを支持する外周面を有する第２の構造体とを備え、
前記第１の構造体および前記第２の構造体は、耐摩耗性の高い樹脂から構成されたことを特徴とする基板保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェハなどの基板を保持する基板保持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されているように、ウェハなどの基板の周縁部を保持して回転させる基板保持装置が知られている。このような基板保持装置は、基板を回転させながら基板の表面にＩＰＡ蒸気を吹き付けて該基板を乾燥させる乾燥装置などの処理装置に適用されている。

【0003】

上述した基板保持装置は、基板の周縁部を支持するための複数の支柱を有している。これら支柱は基板の周縁部に沿って配置されている。支柱の周囲にはばねが配置されており、このばねによって支柱は下方に付勢されている。また、支柱はリフターにより上昇される。基板が搬送ロボットから基板保持装置に渡されるときは、支柱はばねの力に逆らってリフターにより上昇される。基板保持装置が基板を回転させながら該基板を処理するときは、リフターが下降するとともに支柱はばねにより押し下げられる。

【0004】

基板の処理中は、基板はその軸心まわりに回転される。最近では、基板処理のスループットを上げるために、より高速で基板を回転させることが求められる。しかしながら、基板を高速で回転させるとき、支柱を囲むように配置されたばねには強い遠心力が作用し、ばねが外側に変形する。このとき、ばねには大きな応力が生じ、ばねが疲労する。結果として、ばねは、想定された寿命に達する前に破断してしまうことがある。

【0005】

また、基板が高速で回転しているとき、支柱にも強い遠心力が作用し、支柱の端部が外側に変位することがある。その結果、支柱に支持されている基板が不安定となる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−２９５７５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、基板を支持する支柱を付勢するためのばねに大きな遠心力が加わっても、ばねの変形を最小とすることができる改良された基板保持装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、基板を支持する支柱の外側への変位を防止することができる基板保持装置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】

【0008】

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、軸方向に移動自在な支柱と、前記支柱に設けられた、基板の周縁部を把持するチャックと、前記支柱をその軸方向に付勢する単一のばねと、前記ばねの上側部位を囲む内周面を有することで、前記ばねの上側部位の、基板回転時における前記軸方向に対して垂直な方向への移動を前記内周面で制限する第１の構造体と、前記ばねの内側に配置され、かつ前記ばねの下側部位を支持する外周面を有することで、前記ばねの下側部位の、基板回転時における前記軸方向に対して垂直な方向への移動を前記外周面で制限する第２の構造体とを備えたことを特徴とする基板保持装置である。

【0009】

本発明の好ましい態様は、前記第１の構造体は、前記ばねの上半分を囲むように配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記支柱が前記ばねの力に逆らって上昇されたとき、前記第２の構造体は前記第１の構造体内に挿入されることを特徴とする。
本発明の他の態様は、軸方向に移動自在な支柱と、前記支柱に設けられた、基板の周縁部を把持するチャックと、前記支柱をその軸方向に付勢するばねと、前記ばねの内側に配置され、かつ前記ばねの上側部位を支持する外周面を有することで、前記ばねの上側部位の、基板回転時における前記軸方向に対して垂直な方向への移動を前記外周面で制限する第１の構造体と、前記ばねの下側部位を囲む内周面を有することで、前記ばねの下側部位の、基板回転時における前記軸方向に対して垂直な方向への移動を前記内周面で制限する第２の構造体とを備えたことを特徴とする基板保持装置である。

【0010】

本発明の好ましい態様は、前記支柱は、前記第２の構造体に対して相対的に回転可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ばねの力に逆らって前記支柱をその軸方向に移動させる移動機構と、前記支柱の軸方向への移動に従って前記支柱をその軸心まわりに回転させる回転機構とをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記支柱、前記チャック、前記ばね、前記第１の構造体、および前記第２の構造体は、それぞれ複数設けられており、前記複数の支柱を互いに連結する連結リングをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の支柱および前記複数のチャックは、前記基板の周縁部に沿って配列されていることを特徴とする。

【0011】

本発明の他の態様は、軸方向に移動自在な複数の支柱と、前記複数の支柱に設けられた、基板の周縁部を把持する複数のチャックと、前記複数の支柱を互いに連結する連結リングと、前記複数の支柱をその軸方向にそれぞれ付勢する複数のばねと、前記複数のチャックで保持された基板を回転させるときに、前記ばねの遠心力による変位を制限する構造体を備え、前記複数のばねのそれぞれは、単一のばねであり、前記連結リングは前記複数の支柱と一体に回転可能であるように前記複数の支柱に連結されていることを特徴とする基板保持装置である。
本発明の他の態様は、軸方向に移動自在な支柱と、前記支柱に設けられた、基板の周縁部を把持するチャックと、前記支柱をその軸方向に付勢する単一のばねと、前記ばねを囲む内周面を有する第１の構造体と、前記ばねの内側に配置され、かつ前記ばねを支持する外周面を有する第２の構造体とを備え、前記第１の構造体および前記第２の構造体は、耐摩耗性の高い樹脂から構成されたことを特徴とする基板保持装置である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、第１の構造体および第２の構造体によってばねの外側への移動（変位）が制限される。したがって、強い遠心力がばねに加わっても、過度な応力が発生せず、結果としてばねの予期しない破断を防止することができる。

【0013】

また、本発明によれば、連結リングは、複数の支柱の相対位置を制限するので、強い遠心力が支柱に加わっても、支柱の外側への変位を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る基板保持装置を示す縦断面図である。

【図2】図１に示す基板保持装置を示す平面図である。

【図3】リフターによって支柱が上昇された状態を示す図である。

【図4】図４（ａ）は、チャックを示す平面図であり、図４（ｂ）はチャックの側面図である。

【図5】図５（ａ）は、チャックがウェハを把持した状態を示す平面図であり、図５（ｂ）はチャックがウェハを解放した状態を示す平面図である。

【図6】図２に示すＡ−Ａ線断面図である。

【図7】図６のＢ−Ｂ線断面図である。

【図8】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り、支柱の軸方向から見た図である。

【図9】リフターにより支柱を上昇させたときの図２に示すＡ−Ａ線断面図である。

【図10】図９のＣ−Ｃ線断面図である。

【図11】４つの支柱の下端を互いに連結する連結リングが設けられた断面図である。

【図12】４つの支柱の下端を互いに連結する連結リングが設けられた平面図である。

【図13】他の実施形態を示す図である。

【図14】リンク機構を用いた基板保持装置の実施形態を示す図である。

【図15】支柱が上昇した状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【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、本発明の一実施形態に係る基板保持装置を示す縦断面図である。図２は図１に示す基板保持装置を示す平面図である。

【0016】

図１および図２に示すように、基板保持装置は、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つの支柱２と、これら支柱２の上端にそれぞれ設けられた４つのチャック３とを備えている。各支柱２は基台１に対して相対的に上下動可能であり、かつ各支柱２はその軸心まわりに回転可能に構成されている。支柱２は、基板の一例であるウェハＷの周縁部を把持するチャック３を有している。支柱２およびチャック３はウェハＷの周縁部に沿って等間隔で配置されている。

【0017】

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を囲むように配置された円筒体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。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に連結されている。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。ウェハＷはチャック３によって把持され、モータ１５によってウェハＷの中心軸線まわりに回転される。

【0018】

円筒体７を囲むように、支柱２を上昇させるリフター２０が配置されている。このリフター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。リフター２０は、４つの支柱２を持ち上げる４つのプッシャー２０ａを有している。円筒体７の外周面とリフター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、リフター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、リフター２０が下降する。リフター２０により４つの支柱２および４つのチャック３は同時に上昇し、下降する。

【0019】

基台１の上面には、回転カップ２８が固定されている。この回転カップ２８は、回転するウェハＷから遠心力により飛び出した液体を受け止めるためのものである。図１および図３は回転カップ２８の縦断面を示している。回転カップ２８はウェハＷの全周を囲むように配置されている。回転カップ２８の縦断面形状は径方向内側に傾斜している。また、回転カップ２８の内周面は滑らかな曲面から構成されている。回転カップ２８の上端はウェハＷに近接しており、回転カップ２８の上端の内径は、ウェハＷの直径よりもやや大きい。回転カップ２８の上端には、支柱２の外周面形状に沿った切り欠き２８ａが形成されている。回転カップ２８の底面には、斜めに延びる液体排出孔（図示せず）が形成されている。

【0020】

図４（ａ）は、チャック３を示す平面図であり、図４（ｂ）はチャック３の側面図である。チャック３は、支柱２の上端の偏心した位置に形成されている。このチャック３は、ウェハＷの周縁部に当接することによりウェハＷの周縁部を把持する。支柱２の上端には、チャック３から支柱２の軸心に向かって延びる位置決め部４１がさらに形成されている。位置決め部４１の一端はチャック３の側面に一体的に接続され、他端は支柱２の軸心上に位置している。この位置決め部４１の中心側の端部は、支柱２と同心の円に沿って湾曲した側面４１ａを有している。支柱２の上端は、下方に傾斜するテーパ面となっている。

【0021】

図５（ａ）は、チャック３がウェハＷを把持した状態を示す平面図であり、図５（ｂ）はチャック３がウェハＷを解放した状態を示す平面図である。ウェハＷは、支柱２の上端（テーパ面）上に載置され、そして、支柱２を回転させることにより、チャック３をウェハＷの周縁部に当接させる。これにより、図５（ａ）に示すように、ウェハＷがチャック３に把持される。支柱２を反対方向に回転させると、図５（ｂ）に示すように、チャック３がウェハＷから離れ、これによりウェハＷが解放される。このとき、ウェハＷの周縁部は、位置決め部４１の中心側端部の側面４１ａに接触する。したがって、位置決め部４１の側面４１ａによって、支柱２が回転するときのウェハＷの変位を制限することができ、その後のウェハ搬送の安定性を向上させることができる。

【0022】

図６は図２に示すＡ−Ａ線断面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線断面図である。図６および図７では、回転カップ２８の図示は省略されている。基台１のアーム１ａは、支柱２をスライド自在に保持する保持部材１ｂを有している。この保持部材１ｂはアーム１ａと一体に構成してもよい。保持部材１ｂには上下に延びる貫通孔が形成されており、この貫通孔に支柱２が挿入されている。貫通孔の直径は支柱２の直径よりも僅かに大きく、したがって支柱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、さらに支柱２は、その軸心まわりに回転可能となっている。

【0023】

基板保持装置は、支柱２をその軸方向に付勢するばね３０を有している。基台１の保持部材１ｂの下面には外側カバー３１が取り付けられている。外側カバー３１は、ばね３０の上側部位を囲む内周面を有している。本実施形態では、外側カバー３１は、ばね３０の上半分を囲むように配置されている。ばね３０の上端は、外側カバー３１の上端に形成された内側フランジ３２に接触している。内側フランジ３２は省略してもよい。この場合は、ばね３０の上端は基台１の保持部材１ｂの下面に接触する。外側カバー３１の内周面の直径は、ばね３０の外径と同じか、またはやや大きい。本実施形態では、外側カバー３１の内周面の直径は、ばね３０の外径よりもわずかに大きい。

【0024】

支柱２の下部には、内側カラー３３が取り付けられている。この内側カラー３３は、円筒状の形状を有した部材である。ばね３０は、支柱２および内側カラー３３を囲むように配置されている。内側カラー３３はばね３０の内側に配置されており、ばね３０の下側部位を支持する外周面を有している。内側カラー３３の外周面の直径は、ばね３０の内径と同じか、またはやや小さい。本実施形態では、内側カラー３３の外周面の直径は、ばね３０の内径と同じであり、内側カラー３３の外周面はばね３０の下側部位に接触している。さらに、内側カラー３３の外周面の直径は、支柱２の外周面の直径よりも大きい。外側カバー３１および内側カラー３３は、耐摩耗性の高い樹脂から構成されている。例えば、外側カバー３１および内側カラー３３はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から構成されている。

【0025】

内側カラー３３の下端にはばねストッパー３５が接続されている。本実施形態では、ばねストッパー３５は内側カラー３３と一体に形成されているが、内側カラー３３とばねストッパー３５とは別の部材であってもよい。支柱２は、その軸心まわりに回転可能なように内側カラー３３に連結されている。すなわち、支柱２は、内側カラー３３およびばねストッパー３５に対して相対的に回転可能となっている。

【0026】

ばね３０の上端は基台１の保持部材１ｂを押圧し、ばね３０の下端は支柱２に連結されたばねストッパー３５を押している。したがって、本実施形態のばね３０は、支柱２を下方に付勢する。支柱２の外周面には、保持部材１ｂの貫通孔の直径よりも大きい径を有する支柱ストッパー２ａが形成されている。この支柱ストッパー２ａは基台１の保持部材１ｂよりも上方に位置している。したがって、図６に示すように、支柱２の下方への移動は支柱ストッパー２ａによって制限される。

【0027】

基台１の保持部材１ｂには第１の磁石４３が埋設されている。支柱２内には第２の磁石４４および第３の磁石４５が配置されている。これら第２の磁石４４および第３の磁石４５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４３，４４，４５としては、ネオジム磁石が好適に用いられる。

【0028】

図８は、第２の磁石４４と第３の磁石４５の配置を説明するための模式図であり、支柱２の軸方向から見た図である。図８に示すように、第２の磁石４４と第３の磁石４５とは、支柱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４４と支柱２の中心とを結ぶ線と、第３の磁石４５と支柱２の中心とを結ぶ線とは、支柱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。

【0029】

支柱２が、図６に示す下降位置にあるとき、第２の磁石４４は第１の磁石４３に近接し、第３の磁石４５は第１の磁石４３から離れている。このとき、第１の磁石４３と第２の磁石４４との間には引き合う力が働く。この引力は、支柱２にその軸心まわりに回転する力を与え、その回転方向は、チャック３がウェハＷの周縁部を押圧する方向である。したがって、図６に示す下降位置は、ウェハＷを把持するクランプ位置となる。

【0030】

図９は、リフター３０により支柱２を上昇させたときの図２に示すＡ−Ａ線断面図であり、図１０は図９のＣ−Ｃ線断面図である。リフター３０により支柱２を図９に示す上昇位置まで上昇させると、第３の磁石４５が第１の磁石４３に接近し、第２の磁石４４は第１の磁石４３から離れる。このとき、第１の磁石４３と第３の磁石４５との間には引き合う力が働く。この引力は支柱２にその軸心まわりに回転する力を与え、その回転方向は、チャック３がウェハＷから離間する方向である。したがって、図９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である。

【0031】

第２の磁石４４と第３の磁石４５とは支柱２の周方向において異なる位置に配置されているので、支柱２の上下移動に伴って支柱２には回転力が作用する。この回転力によってチャック３にウェハＷを把持する力とウェハＷを解放する力が与えられる。したがって、支柱２を上下させるだけで、チャック３はウェハＷを把持し、かつ解放することができる。このように、第１の磁石４３、第２の磁石４４、および第３の磁石４５は、支柱２およびチャック３を支柱２の軸心まわりに回転させる回転機構として機能する。この回転機構は、支柱２の上下動に従って動作する。

【0032】

支柱２がリフター２０によって上昇されるとき、リフター２０のプッシャー２０ａは、ばねストッパー３５に接触する。支柱２はばねストッパー３５とは独立に回転自在であるので、支柱２は上昇しながらその軸心まわりにスムーズに回転することができ、その一方でばねストッパー３５および内側カラー３３は回転しない。図９に示すように、支柱２がばね３０の力に逆らって上昇されたとき、内側カラー３３は外側カバー３１内に収容される。内側カラー３３の外周面と外側カバー３１の内周面との間には円筒状の空間が形成され、圧縮されたばね３０はこの円筒状の空間内に収容される。リフター２０は、ばね３０の力に逆らって支柱２をその軸方向に移動させる移動機構である。

【0033】

支柱２の側面には、その軸心に沿って延びる溝４６が形成されている。この溝４６は円弧状の水平断面を有している。基台１の保持部材１ｂには、溝４６に向かって突起する突起部４７が形成されている。この突起部４７の先端は、溝４６の内部に位置しており、突起部４７は溝４６に緩やかに係合している。この溝４６および突起部４７は、支柱２の回転角度を制限するために設けられている。

【0034】

図３に示すように、支柱２が上昇すると、ウェハＷは回転カップ２８よりも高い位置にまで上昇されるとともに、チャック３はウェハＷの周縁部から離れる。したがって、搬送ロボットなどの搬送装置（図示せず）は、ウェハＷを基板保持装置から取り出すことができる。

【0035】

ウェハＷは、図１に示す、支柱２が下降位置にある状態で、モータ１５によって回転される。ウェハＷが回転されているとき、ばね３０には遠心力が作用する。特に、ウェハＷを高速で（例えば、１５００〜３０００ｍｉｎ^−１の速度で）回転させたときに、大きな遠心力がばね３０に作用し、ばね３０が外側に変形する。このようなばね３０の変形は、ばね３０を疲労させ、想定よりも早くばね３０が破断してしまう。

【0036】

このようなばね３０の外側への変形を防止するために、図６に示すように、ばね３０の外側には外側カバー３１が設けられ、ばね３０の内側には内側カラー３３が設けられている。外側カバー３１は、ばね３０の上側部位の、支柱２の軸方向に対して垂直な方向への移動（変位）を制限する第１の構造体として機能し、内側カラー３３は、ばね３０の下側部位の、支柱２の軸方向に対して垂直な方向への移動（変位）を制限する第２の構造体として機能する。

【0037】

ウェハＷが回転しているとき、ばね３０の上側部位は外側カバー３１によって外側から支持され、ばね３０の下側部位は内側カラー３３によって内側から支持される。したがって、ばね３０に強い遠心力が作用しても、ばね３０の外側への変形、すなわちばね３０の支柱２の軸方向に対して垂直な方向への移動は、外側カバー３１および内側カラー３３によって制限される。したがって、ばね３０はほとんど変形せず、大きな応力も発生しない。結果として、予期しないばね３０の破断を防ぐことができる。また、図３および図９に示すように、ウェハＷをチャック３から解放するために支柱２が上昇されたとき、内側カラー３３は外側カバー３１内に収容されるので、内側カラー３３と外側カバー３１は支柱２の上昇を妨げることはなく、機構をコンパクトにすることができる。

【0038】

ウェハＷが高速で回転しているとき、支柱２にも強い遠心力が作用し、支柱２の端部が外側に変位することがある。その結果、チャック３がウェハＷを保持する力が不安定となる可能性がある。そこで、このような支柱２の端部の外側への変位を防止するために、図１１および図１２に示すように、４つの支柱２の下端を互いに連結する連結リング５０が設けられている。この連結リング５０は、各支柱２の下端に取り付けられたばねストッパー３５に固定されている。したがって、連結リング５０は、ばねストッパー３５を介して各支柱２に連結されている。連結リング５０は、支柱２とともに上下動し、モータ１５によってウェハＷの軸心まわりに回転する支柱２と一体に連結リング５０も回転される。連結リング５０は、４つの支柱２の相対位置を制限するので、強い遠心力が支柱２に加わっても、支柱２の端部の外側への変位を防止することができる。支柱２は、アーム１ａと連結リング５０の上下２か所で支持されているため、ウェハＷが高速で回転しているときの支柱２の変形を防止することができる。

【0039】

図１３は、他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した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。本実施形態では、内側カラー３３はばね３０の上側部位の内側に配置されており、外側カバー３１ばね３０の下側部位を囲むように配置されている。したがって、内側カラー３３は、ばね３０の上側部位の、支柱２の軸方向に対して垂直な方向への移動を制限する第１の構造体として機能し、外側カバー３１は、ばね３０の下側部位の、支柱２の軸方向に対して垂直な方向への移動を制限する第２の構造体として機能する。ばねストッパー３５は外側カバー３１に一体に形成されている。

【0040】

ウェハＷが回転しているとき、ばね３０の上側部位は内側カラー３３によって内側から支持され、ばね３０の下側部位は外側カバー３１によって外側から支持される。したがって、強い遠心力がばね３０に作用したときでもばね３０の外側への変形を最小とすることができる。本実施形態でも、図１１および図１２に示す連結リング５０をばねストッパー３５に取り付けてもよい。

【0041】

上述した図１乃至１３に示す実施形態は、永久磁石を用いてウェハＷの把持力を発生させるように構成されているが、永久磁石に代えてリンク機構を用いてウェハＷの把持力を発生させてもよい。図１４は、リンク機構を用いた基板保持装置の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

【0042】

図１４に示すように、基台１にはブロック５３が固定されており、このブロック５３の先端には、ウェハＷの接線方向に沿って延びる軸５５が取り付けられている。チャック３はこの軸５５に回転自在に支持されている。支柱２の上部にはピン５６が固定されている。このピン５６は、チャック３に形成された切り欠き５７内で移動可能なようにこの切り欠き５７に係合している。チャック３はウェハＷの周縁部を把持する爪６０と、ウェハＷの周縁部が一時的に載置される円弧面６１を有している。円弧面６１は上方に湾曲している。

【0043】

図１５は、支柱２が上昇した状態を示す図である。図１５に示すように、支柱２が上昇すると、ピン５６がチャック３を回転させ、これによりチャック３の爪６０は外側に移動する。この状態で、ウェハＷはチャック３の円弧面６１上に載置される。続いて、支柱２を下降させると、ピン５６がチャック３を反対方向に回転させ、これによりチャック３の爪６０がウェハＷの周縁部を把持する。この実施形態でも、強い遠心力がばね３０に作用したときでもばね３０の外側への変形を最小とすることができる。

【0044】

ばね３０に作用する遠心力は、ウェハＷの回転速度のみならず、回転中心からばね３０までの距離に従って増大する。上述した実施形態に係る基板保持装置は、大きな遠心力が発生する場合でもばね３０の外側への移動を制限することができるので、４５０ｍｍウェハなどの大口径ウェハの保持に有効である。さらに、上述した実施形態に係る基板保持装置は、ウェハの他に、フラットパネルディスプレイガラス基板などの様々なタイプの基板を保持するための装置に適用することができる。

【0045】

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に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0046】

１ 基台
１ａ アーム
２ 支柱
３ チャック
５ 回転軸
６ 軸受
７ 円筒体
９ 架台
１１，１２ プーリー
１４ ベルト
１５ モータ
２０ リフター
２０ａ プッシャー
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
２８ 回転カップ
３０ ばね
３１ 外側カバー
３３ 内側カラー
３５ ばねストッパー
４３ 第１の磁石
４４ 第２の磁石
４５ 第３の磁石
４６ 溝
４７ 突起部
５０ 連結リング
５３ ブロック
５５ 軸
５６ ピン
５７ 切り欠き
６０ 爪
６１ 円弧面

【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13】

【図14】

【図15】