(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023095345
(43)【公開日】2023-07-06
(54)【発明の名称】基板処理方法および基板処理装置
(51)【国際特許分類】
B24B 41/06 20120101AFI20230629BHJP
B24B 7/04 20060101ALI20230629BHJP
B24B 49/10 20060101ALI20230629BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20230629BHJP
【ＦＩ】
B24B41/06 L
B24B7/04 Z
B24B49/10
H01L21/304 622R
H01L21/304 648A
H01L21/304 648G
H01L21/304 644A
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021211169
(22)【出願日】2021-12-24
(71)【出願人】
【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】100118500
【弁理士】
【氏名又は名称】廣澤 哲也
(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】100174089
【弁理士】
【氏名又は名称】郷戸 学
(74)【代理人】
【識別番号】100186749
【弁理士】
【氏名又は名称】金沢 充博
(72)【発明者】
【氏名】柏木 誠
【テーマコード（参考）】
3C034
3C043
5F057
5F157
【Ｆターム（参考）】
3C034AA20
3C034BB79
3C034BB92
3C034CA15
3C034CA24
3C034CB13
3C034DD18
3C043BA03
3C043BA16
3C043DD04
3C043DD05
3C043DD06
5F057AA21
5F057AA53
5F057BA11
5F057CA13
5F057DA02
5F057DA06
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5F057GB02
5F057GB03
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5F157CF42
5F157CF44
5F157CF50
5F157DA31
5F157DB02
5F157DB37
(57)【要約】
【課題】基板がローラに適切に保持されているか否かを監視可能な基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理方法では、基準軸１３ａと、可動軸１３ｂとを含む３つ以上の偏心軸１３ａ，１３ｂに固定された３つ以上のローラ１１ａ，１１ｂを、ノッチＮｗを有する基板Ｗの周縁部に接触させ、３つ以上のローラ１１ａ，１１ｂを円運動させることで、基板Ｗをその軸心を中心に回転させ、かつ基板Ｗを円運動させ、処理具２０１を、回転および円運動する基板Ｗに接触させて該基板Ｗを処理する。さらに、基板Ｗの処理中に、ノッチＮｗが可動軸１３ｂを通過したことを検知するノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて、基板Ｗの回転速度を算出し、算出された基板Ｗの回転速度が基板Ｗの理論上の回転速度に対して設定された許容範囲から逸脱した場合は、警報を発する。
【選択図】図２
【解決手段】基板処理方法では、基準軸１３ａと、可動軸１３ｂとを含む３つ以上の偏心軸１３ａ，１３ｂに固定された３つ以上のローラ１１ａ，１１ｂを、ノッチＮｗを有する基板Ｗの周縁部に接触させ、３つ以上のローラ１１ａ，１１ｂを円運動させることで、基板Ｗをその軸心を中心に回転させ、かつ基板Ｗを円運動させ、処理具２０１を、回転および円運動する基板Ｗに接触させて該基板Ｗを処理する。さらに、基板Ｗの処理中に、ノッチＮｗが可動軸１３ｂを通過したことを検知するノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて、基板Ｗの回転速度を算出し、算出された基板Ｗの回転速度が基板Ｗの理論上の回転速度に対して設定された許容範囲から逸脱した場合は、警報を発する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの基準軸と、前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位可能な少なくとも１つの可動軸とを含む３つ以上の偏心軸に固定された３つ以上のローラを、ノッチを有する基板の周縁部に接触させ、前記偏心軸のそれぞれは、電動機に連結される第１軸部と、第１軸部から偏心し、前記ローラが固定された第２軸部と、を有しており、
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させ、
処理具を、前記回転および円運動する基板に接触させて該基板を処理し、
前記基板の処理中に、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知するノッチ検出センサの測定値に基づいて、前記基板の回転速度を算出し、
前記算出された基板の回転速度が前記基板の理論上の回転速度に対して設定された許容範囲から逸脱した場合は、警報を発する、基板処理方法。
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させ、
処理具を、前記回転および円運動する基板に接触させて該基板を処理し、
前記基板の処理中に、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知するノッチ検出センサの測定値に基づいて、前記基板の回転速度を算出し、
前記算出された基板の回転速度が前記基板の理論上の回転速度に対して設定された許容範囲から逸脱した場合は、警報を発する、基板処理方法。
【請求項2】
前記算出された基板の回転速度が前記許容範囲の下限を下回った場合に、前記基板の回転速度と前記理論上の回転速度の差または比に基づいて前記基板に追加処理を行う工程を、さらに備える、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際に発生する加速度を測定する加速度センサである、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定する距離センサである、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項5】
少なくとも１つの基準軸と、前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位可能な少なくとも１つの可動軸とを含む３つ以上の偏心軸に固定された３つ以上のローラを、ノッチを有する基板の周縁部に接触させ、前記偏心軸のそれぞれは、電動機に連結される第１軸部と、第１軸部から偏心し、前記ローラが固定された第２軸部と、を有しており、
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させ、
処理具を、前記回転および円運動する基板に接触させて該基板を処理し、
前記基板の処理中に、前記可動軸の移動距離を距離センサで測定するとともに、前記ノッチが前記可動軸を通過したことをノッチ検出センサで検知し、
前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、
前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理方法。
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させ、
処理具を、前記回転および円運動する基板に接触させて該基板を処理し、
前記基板の処理中に、前記可動軸の移動距離を距離センサで測定するとともに、前記ノッチが前記可動軸を通過したことをノッチ検出センサで検知し、
前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、
前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理方法。
【請求項6】
前記ノッチ検出センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする、請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項7】
少なくとも１つの基準軸と、前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位可能な少なくとも１つの可動軸とを含む３つ以上の偏心軸に固定された３つ以上のローラを、ノッチを有する基板の周縁部に接触させ、前記偏心軸のそれぞれは、電動機に連結される第１軸部と、第１軸部から偏心し、前記ローラが固定された第２軸部と、を有しており、
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させ、
処理具を、前記回転および円運動する基板に接触させて該基板を処理し、
前記基板の処理中に、前記可動軸の移動距離を距離センサで測定するとともに、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを前記距離センサで検知し、
前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、
前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理方法。
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させ、
処理具を、前記回転および円運動する基板に接触させて該基板を処理し、
前記基板の処理中に、前記可動軸の移動距離を距離センサで測定するとともに、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを前記距離センサで検知し、
前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、
前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理方法。
【請求項8】
前記距離センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする、請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項9】
少なくとも１つの基準軸と、少なくとも１つの可動軸とを含み、第１軸部と、第１軸部から偏心する第２軸部と、をそれぞれ有する３つ以上の偏心軸と、
前記３つ以上の偏心軸の第２軸部にそれぞれ固定され、ノッチを有する基板の周縁部に接触可能な３つ以上のローラと、
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させる３つ以上の電動機と、
前記少なくとも１つの可動軸を前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位させるアクチュエータと、
前記回転および円運動する基板の表面に接触して、該基板の表面を処理する処理具と、
前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知するノッチ検出センサと、
前記ノッチ検出センサが接続される制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記基板の処理中に、前記ノッチ検出センサの測定値に基づいて、前記基板の回転速度を算出し、
前記算出された基板の回転速度が前記基板の理論上の回転速度に対して設定された許容範囲から逸脱した場合は、警報を発する、基板処理装置。
前記３つ以上の偏心軸の第２軸部にそれぞれ固定され、ノッチを有する基板の周縁部に接触可能な３つ以上のローラと、
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させる３つ以上の電動機と、
前記少なくとも１つの可動軸を前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位させるアクチュエータと、
前記回転および円運動する基板の表面に接触して、該基板の表面を処理する処理具と、
前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知するノッチ検出センサと、
前記ノッチ検出センサが接続される制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記基板の処理中に、前記ノッチ検出センサの測定値に基づいて、前記基板の回転速度を算出し、
前記算出された基板の回転速度が前記基板の理論上の回転速度に対して設定された許容範囲から逸脱した場合は、警報を発する、基板処理装置。
【請求項10】
前記制御装置は、前記算出された基板の回転速度が前記許容範囲の下限を下回った場合に、前記基板の回転速度と前記理論上の回転速度の差または比に基づいて前記基板に追加処理を行う、請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際に発生する加速度を測定する加速度センサである、請求項９または１０に記載の基板処理装置。
【請求項12】
前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定する距離センサである、請求項９または１０に記載の基板処理装置。
【請求項13】
少なくとも１つの基準軸と、少なくとも１つの可動軸とを含み、第１軸部と、第１軸部から偏心する第２軸部と、をそれぞれ有する３つ以上の偏心軸と、
前記３つ以上の偏心軸の第２軸部にそれぞれ固定され、ノッチを有する基板の周縁部に接触可能な３つ以上のローラと、
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させる３つ以上の電動機と、
前記少なくとも１つの可動軸を前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位させるアクチュエータと、
前記回転および円運動する基板の表面に接触して、該基板の表面を処理する処理具と、
前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知するノッチ検出センサと、
前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定する距離センサと、
前記ノッチ検出センサおよび前記距離センサが接続される制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、
前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理装置。
前記３つ以上の偏心軸の第２軸部にそれぞれ固定され、ノッチを有する基板の周縁部に接触可能な３つ以上のローラと、
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させる３つ以上の電動機と、
前記少なくとも１つの可動軸を前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位させるアクチュエータと、
前記回転および円運動する基板の表面に接触して、該基板の表面を処理する処理具と、
前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知するノッチ検出センサと、
前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定する距離センサと、
前記ノッチ検出センサおよび前記距離センサが接続される制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、
前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理装置。
【請求項14】
前記制御装置は、前記ノッチ検出センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする、請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項15】
少なくとも１つの基準軸と、少なくとも１つの可動軸とを含み、第１軸部と、第１軸部から偏心する第２軸部と、をそれぞれ有する３つ以上の偏心軸と、
前記３つ以上の偏心軸の第２軸部にそれぞれ固定され、ノッチを有する基板の周縁部に接触可能な３つ以上のローラと、
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させる３つ以上の電動機と、
前記少なくとも１つの可動軸を前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位させるアクチュエータと、
前記回転および円運動する基板の表面に接触して、該基板の表面を処理する処理具と、
前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定するとともに、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知する距離センサと、
前記距離センサが接続される制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、
前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理装置。
前記３つ以上の偏心軸の第２軸部にそれぞれ固定され、ノッチを有する基板の周縁部に接触可能な３つ以上のローラと、
前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させる３つ以上の電動機と、
前記少なくとも１つの可動軸を前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位させるアクチュエータと、
前記回転および円運動する基板の表面に接触して、該基板の表面を処理する処理具と、
前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定するとともに、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知する距離センサと、
前記距離センサが接続される制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、
前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理装置。
【請求項16】
前記制御部は、前記距離センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする、請求項１５に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウエハなどの基板を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、メモリー回路、ロジック回路、イメージセンサ（例えばＣＭＯＳセンサー）などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスを形成する工程においては、微粒子や塵埃などの異物がデバイスに付着することがある。デバイスに付着した異物は、配線間の短絡や回路の不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、デバイスが形成された基板（例えば、ウエハ）に処理具（例えば、洗浄具）を接触させることで洗浄して、基板上の異物を除去することが必要とされる。
【0003】
基板の裏面（例えば、ベアシリコン面）にも、上述したような微粒子や粉塵などの異物が付着することがある。このような異物が基板の裏面に付着すると、基板が露光装置のステージ基準面から離間したり、基板の表面がステージ基準面に対して傾いたりして、パターニングのずれや焦点距離のずれが生じることとなる。このような問題を防止するために、基板の裏面に処理具（例えば、研磨具）を接触させて、付着した異物を除去することが必要とされる。
【0004】
最近では、基板の表面の全体をより効率的に処理することができる装置への要請が高まっている。そこで、複数の偏心軸に連結された複数のローラによって基板の周縁部を把持し、偏心軸自体の位置は静止したままで各偏心軸をその軸心を中心に回転させることで基板を円運動させながら、基板をその軸心を中心に回転させる基板保持装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような基板保持装置を使用した基板処理装置では、ローラが処理具に接触することなく、処理具は、基板の表面の最外部を含む表面全体を処理することができる。また、このような円運動と基板の軸心を中心とした回転との組み合わせは、基板の表面上の各点での速度を上げることができ、結果として、基板の処理の効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－２６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
複数の偏心軸に連結された複数のローラによって基板を円運動させながら、基板をその軸心を中心に回転させる場合、基板の直径とローラの直径との比、およびローラの回転速度に基づいて、基板の回転速度を間接的に求めることは可能である。一方で、基板の回転速度を直接的に測定することは困難である。そのため、従来の基板処理装置では、ローラの回転速度を制御することで、基板の理論上の回転速度を設定回転速度に一致させている。
【0007】
しかしながら、基板の実際の回転速度が理論上の回転速度から乖離することがある。実際の回転速度が理論上の回転速度から乖離する原因の例としては、（１）各ローラ間の製造および／または加工上の誤差（例えば、各ローラ間の基板接触面の直径の誤差）、（２）各基板間の直径（または、各基板間の周長）の誤差、（３）ローラの基板把持力低下に伴って発生するローラの基板接触面上での基板のスリップ、（４）処理具と基板の表面との間の摩擦力の大きさに起因するローラの基板接触面上での基板のスリップ、および（５）ローラの基板接触面の摩耗(ローラの直径変化)などが挙げられる。
【0008】
基板の実際の回転速度が理論上の回転速度から乖離すると、基板の処理性能（例えば、洗浄性能、または研磨性能）に悪影響が生じる可能性がある。例えば、基板の裏面に研磨具を接触させて、基板の裏面を異物とともに若干研磨する基板処理装置では、基板の円運動の回転速度に対する基板の回転速度が低下すると、基板の研磨レートが低下すると予想される。
【0009】
そこで、本発明は、基板がローラに適切に保持されているか否かを監視可能な基板処理方法および基板処理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】
【0010】
一態様では、少なくとも１つの基準軸と、前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位可能な少なくとも１つの可動軸とを含む３つ以上の偏心軸に固定された３つ以上のローラを、ノッチを有する基板の周縁部に接触させ、前記偏心軸のそれぞれは、電動機に連結される第１軸部と、第１軸部から偏心し、前記ローラが固定された第２軸部と、を有しており、前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させ、処理具を、前記回転および円運動する基板に接触させて該基板を処理し、前記基板の処理中に、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知するノッチ検出センサの測定値に基づいて、前記基板の回転速度を算出し、前記算出された基板の回転速度が前記基板の理論上の回転速度に対して設定された許容範囲から逸脱した場合は、警報を発する、基板処理方法が提供される。
【0011】
一態様では、前記基板処理方法は、前記算出された基板の回転速度が前記許容範囲の下限を下回った場合に、前記基板の回転速度と前記理論上の回転速度の差または比に基づいて前記基板に追加処理を行う工程を、さらに備える。
一態様では、前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際に発生する加速度を測定する加速度センサである。
一態様では、前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定する距離センサである。
一態様では、前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際に発生する加速度を測定する加速度センサである。
一態様では、前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定する距離センサである。
【0012】
一態様では、少なくとも１つの基準軸と、前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位可能な少なくとも１つの可動軸とを含む３つ以上の偏心軸に固定された３つ以上のローラを、ノッチを有する基板の周縁部に接触させ、前記偏心軸のそれぞれは、電動機に連結される第１軸部と、第１軸部から偏心し、前記ローラが固定された第２軸部と、を有しており、前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させ、処理具を、前記回転および円運動する基板に接触させて該基板を処理し、前記基板の処理中に、前記可動軸の移動距離を距離センサで測定するとともに、前記ノッチが前記可動軸を通過したことをノッチ検出センサで検知し、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理方法が提供される。
一態様では、前記ノッチ検出センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする。
一態様では、前記ノッチ検出センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする。
【0013】
一態様では、少なくとも１つの基準軸と、前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位可能な少なくとも１つの可動軸とを含む３つ以上の偏心軸に固定された３つ以上のローラを、ノッチを有する基板の周縁部に接触させ、前記偏心軸のそれぞれは、電動機に連結される第１軸部と、第１軸部から偏心し、前記ローラが固定された第２軸部と、を有しており、前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させ、処理具を、前記回転および円運動する基板に接触させて該基板を処理し、前記基板の処理中に、前記可動軸の移動距離を距離センサで測定するとともに、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを前記距離センサで検知し、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理方法が提供される。
一態様では、前記距離センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする。
一態様では、前記距離センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする。
【0014】
一態様では、少なくとも１つの基準軸と、少なくとも１つの可動軸とを含み、第１軸部と、第１軸部から偏心する第２軸部と、をそれぞれ有する３つ以上の偏心軸と、前記３つ以上の偏心軸の第２軸部にそれぞれ固定され、ノッチを有する基板の周縁部に接触可能な３つ以上のローラと、前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させる３つ以上の電動機と、前記少なくとも１つの可動軸を前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位させるアクチュエータと、前記回転および円運動する基板の表面に接触して、該基板の表面を処理する処理具と、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知するノッチ検出センサと、前記ノッチ検出センサが接続される制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記基板の処理中に、前記ノッチ検出センサの測定値に基づいて、前記基板の回転速度を算出し、前記算出された基板の回転速度が前記基板の理論上の回転速度に対して設定された許容範囲から逸脱した場合は、警報を発する、基板処理装置が提供される。
【0015】
一態様では、前記制御装置は、前記算出された基板の回転速度が前記許容範囲の下限を下回った場合に、前記基板の回転速度と前記理論上の回転速度の差または比に基づいて前記基板に追加処理を行う。
一態様では、前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際に発生する加速度を測定する加速度センサである。
一態様では、前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定する距離センサである。
一態様では、前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際に発生する加速度を測定する加速度センサである。
一態様では、前記ノッチ検出センサは、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定する距離センサである。
【0016】
一態様では、少なくとも１つの基準軸と、少なくとも１つの可動軸とを含み、第１軸部と、第１軸部から偏心する第２軸部と、をそれぞれ有する３つ以上の偏心軸と、前記３つ以上の偏心軸の第２軸部にそれぞれ固定され、ノッチを有する基板の周縁部に接触可能な３つ以上のローラと、前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させる３つ以上の電動機と、前記少なくとも１つの可動軸を前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位させるアクチュエータと、前記回転および円運動する基板の表面に接触して、該基板の表面を処理する処理具と、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知するノッチ検出センサと、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定する距離センサと、前記ノッチ検出センサおよび前記距離センサが接続される制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記ノッチ検出センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理装置が提供される。
一態様では、前記制御装置は、前記ノッチ検出センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする。
一態様では、前記制御装置は、前記ノッチ検出センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする。
【0017】
一態様では、少なくとも１つの基準軸と、少なくとも１つの可動軸とを含み、第１軸部と、第１軸部から偏心する第２軸部と、をそれぞれ有する３つ以上の偏心軸と、前記３つ以上の偏心軸の第２軸部にそれぞれ固定され、ノッチを有する基板の周縁部に接触可能な３つ以上のローラと、前記３つ以上の偏心軸の第１軸部をそれぞれの軸心を中心に回転させて、前記３つ以上のローラを円運動させることにより、前記基板をその軸心を中心に回転させ、かつ前記基板を円運動させる３つ以上の電動機と、前記少なくとも１つの可動軸を前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に変位させるアクチュエータと、前記回転および円運動する基板の表面に接触して、該基板の表面を処理する処理具と、前記可動軸が前記基準軸に近づく方向および遠ざかる方向に移動する際の前記可動軸の移動距離を測定するとともに、前記ノッチが前記可動軸を通過したことを検知する距離センサと、前記距離センサが接続される制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出していない場合に、警報を発し、前記基板の処理中に、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ前記距離センサが前記ノッチを検出している場合には、警報を発しない、基板処理装置が提供される。
一態様では、前記制御部は、前記距離センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする。
一態様では、前記制御部は、前記距離センサの前記ノッチの検出時点前後の、前記ローラの所定の回転角度の間は、前記距離センサの測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルする。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、ノッチ検出センサまたは距離センサが基板が正常に回転しているか否かを監視し、ウエハＷの回転に異常が発生した場合に、警報を発する。その結果、基板がローラに適切に保持されているか否かを監視しながら基板の処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
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、一実施形態に係る基板処理装置を模式的に示す平面図であり、図２は、図１に示す基板処理装置の側面図であり、図３は、図１に示す基板処理装置の底面図である。図３では、図１に示す処理具の図示を省略している。図１乃至３に示す基板処理装置１００は、基板の一例であるウエハＷを保持しながら、該ウエハＷを円運動させ、かつウエハＷをその軸心を中心に回転させるように構成された基板保持装置１０を備えている。
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を模式的に示す平面図であり、図２は、図１に示す基板処理装置の側面図であり、図３は、図１に示す基板処理装置の底面図である。図３では、図１に示す処理具の図示を省略している。図１乃至３に示す基板処理装置１００は、基板の一例であるウエハＷを保持しながら、該ウエハＷを円運動させ、かつウエハＷをその軸心を中心に回転させるように構成された基板保持装置１０を備えている。
【0021】
基板保持装置１０は、ウエハＷの周縁部に接触可能な複数のローラ１１ａ，１１ｂと、これら複数のローラ１１ａ，１１ｂを回転させる複数の電動機２９ａ，２９ｂと、複数のローラ１１ａ，１１ｂと複数の電動機２９ａ，２９ｂを連結する複数の偏心軸１３ａ，１３ｂと、複数の電動機２９ａ，２９ｂを同じ速度かつ同じ位相で回転させる制御装置４０を備えている。
【0022】
制御装置４０は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。制御装置４０は、記憶装置４０ａと、演算装置４０ｂを備えている。演算装置４０ｂは、記憶装置４０ａに格納されているプログラムに含まれている命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などを含む。記憶装置４０ａは、演算装置４０ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。
【0023】
ローラ１１ａは、ウエハＷの周縁部を保持するウエハ保持面（基板保持面）３１ａを有しており、ローラ１１ｂは、ウエハＷの周縁部を保持するウエハ保持面（基板保持面）３１ｂを有している。ローラ１１ａとローラ１１ｂは同じ構成および同じ大きさを有している。複数の偏心軸１３ａ，１３ｂは、予め定められた基板保持装置１０の中心軸線ＣＰの周りに配列されている。
【0024】
本実施形態の基板保持装置１０は、２つのローラ１１ａ、２つのローラ１１ｂ、２つの偏心軸１３ａ、２つの偏心軸１３ｂ、２つの電動機２９ａ、および２つの電動機２９ｂを備えているが、これら構成要素の数は本実施形態に限定されない。
【0025】
複数の偏心軸１３ａのそれぞれは、第１軸部１４ａと、第１軸部１４ａから偏心した第２軸部１５ａと、第１軸部１４ａと第２軸部１５ａとを接続する中間軸部１６ａを有している。第１軸部１４ａ、第２軸部１５ａ、および中間軸部１６ａのうちの少なくとも２つは、一体構造物であってもよい。例えば、第１軸部１４ａと中間軸部１６ａは一体構造物であってもよい。他の例では、第１軸部１４ａ、第２軸部１５ａ、および中間軸部１６ａの全体が一体構造物であってもよい。図２に示す各偏心軸１３ａはクランク軸の形状を有しているが、各偏心軸１３ａの形状は、第２軸部１５ａが第１軸部１４ａから所定の距離だけ偏心している限りにおいて本実施形態に限定されない。
【0026】
複数のローラ１１ａは複数の第２軸部１５ａの一端にそれぞれ固定され、複数の第２軸部１５ａの他端は複数の中間軸部１６ａにそれぞれ固定されている。複数の第１軸部１４ａの一端は、複数のカップリング２８ａを介して複数の電動機２９ａにそれぞれ連結され、複数の第１軸部１４ａの他端は複数の中間軸部１６ａにそれぞれ固定されている。
【0027】
複数の偏心軸１３ｂのそれぞれは、第１軸部１４ｂと、第１軸部１４ｂから偏心した第２軸部１５ｂと、第１軸部１４ｂと第２軸部１５ｂとを接続する中間軸部１６ｂを有している。第１軸部１４ｂ、第２軸部１５ｂ、および中間軸部１６ｂのうちの少なくとも２つは、一体構造物であってもよい。例えば、第１軸部１４ｂと中間軸部１６ｂは一体構造物であってもよい。他の例では、第１軸部１４ｂ、第２軸部１５ｂ、および中間軸部１６ｂの全体が一体構造物であってもよい。図２に示す各偏心軸１３ｂはクランク軸の形状を有しているが、各偏心軸１３ｂの形状は、第２軸部１５ｂが第１軸部１４ｂから所定の距離だけ偏心している限りにおいて本実施形態に限定されない。
【0028】
複数のローラ１１ｂは複数の第２軸部１５ｂの一端にそれぞれ固定され、複数の第２軸部１５ｂの他端は複数の中間軸部１６ｂにそれぞれ固定されている。複数の第１軸部１４ｂの一端は、複数のカップリング２８ｂを介して複数の電動機２９ｂにそれぞれ連結され、複数の第１軸部１４ｂの他端は複数の中間軸部１６ｂにそれぞれ固定されている。
【0029】
電動機２９ａは、偏心軸１３ａをその第１軸部１４ａを中心に回転させ、電動機２９ｂは、偏心軸１３ｂをその第１軸部１４ｂを中心に回転させるように構成されている。電動機２９ａ，２９ｂは、制御装置４０に接続されている。
【0030】
偏心軸１３ａの第２軸部１５ａは、第１軸部１４ａから距離ｅだけ偏心している。したがって、電動機２９ａが作動すると、ローラ１１ａは、第２軸部１５ａを中心に回転しながら半径ｅの円運動を行う。ローラ１１ａの軸心は、第２軸部１５ａの軸心と一致している。すなわち、ローラ１１ａは、その軸心を中心に回転しながら、第１軸部１４ａの軸心の周りで半径ｅの円運動を行う。
【0031】
同様に、偏心軸１３ｂの第２軸部１５ｂは、第１軸部１４ｂから距離ｅだけ偏心している。したがって、電動機２９ｂが作動すると、ローラ１１ｂは、第２軸部１５ｂを中心に回転しながら半径ｅの円運動を行う。ローラ１１ｂの軸心は、第２軸部１５ｂの軸心と一致している。すなわち、ローラ１１ｂは、その軸心を中心に回転しながら、第１軸部１４ｂの軸心の周りで半径ｅの円運動を行う。本明細書において、円運動は、対象物が円軌道上を移動する運動と定義される。
【0032】
電動機２９ａ，２９ｂの動作は制御装置４０によって制御される。上述のように、制御装置４０は全ての電動機２９ａ，２９ｂを同じ速度かつ同じ位相で回転させる。より具体的には、制御装置４０は、電動機２９ａ，２９ｂに指令を出して、全ての電動機２９ａ，２９ｂを同じタイミングで始動させ、かつ全ての電動機２９ａ，２９ｂを同じ方向に回転させる。さらに制御装置４０は、電動機２９ａ，２９ｂの動作中、それぞれの回転速度および位相を同期させる。
【0033】
結果として、全ての偏心軸１３ａ，１３ｂが、第１軸部１４ａ，１４ｂの軸心を中心に、同じ方向に同じ回転速度および同じ位相で回転する。全てのローラ１１ａ，１１ｂは、その軸心を中心に同じ方向に同じ回転速度および同じ位相で回転しながら、第１軸部１４ａ，１４ｂの軸心を中心に円運動する。したがって、ウエハＷがローラ１１ａ，１１ｂによって保持されているとき、制御装置４０が電動機２９ａ，２９ｂを作動させることにより、ウエハＷは、その軸心を中心に回転しながら、半径ｅの円運動を行う。
【0034】
このように、基板保持装置１０は、簡単な構造でウエハＷを円運動させながら、ウエハＷをその軸心を中心に回転させることができる。このような円運動とウエハＷの軸心を中心とした回転との組み合わせは、ウエハＷの表面上の各点での速度を上げることができる。したがって、後述する処理ヘッド２００をウエハＷの表面に押し付けたときの、処理ヘッド２００とウエハＷの表面との相対速度が増し、ウエハＷの処理レートを向上させることができる。
【0035】
複数の偏心軸１３ａ，１３ｂにはそれぞれカウンターウェイト１７ａ，１７ｂが固定されている。より具体的には、カウンターウェイト１７ａ，１７ｂは、中間軸部１６ａ，１６ｂにそれぞれ固定されている。カウンターウェイト１７ａとローラ１１ａは、第１軸部１４ａに関して対称に配置されている。カウンターウェイト１７ａの重さは、偏心軸１３ａが第１軸部１４ａを中心に回転しているときに、第１軸部１４ａからローラ１１ａに向かって半径方向に発生する遠心力が、カウンターウェイト１７ａに作用する遠心力によってキャンセルされる重さである。
【0036】
同様に、カウンターウェイト１７ｂとローラ１１ｂは、第１軸部１４ｂに関して対称に配置されている。カウンターウェイト１７ｂの重さは、偏心軸１３ｂが第１軸部１４ｂを中心に回転しているときに、第１軸部１４ｂからローラ１１ｂに向かって半径方向に発生する遠心力が、カウンターウェイト１７ｂに作用する遠心力よってキャンセルされる重さである。このようなカウンターウェイト１７ａ，１７ｂは、偏心軸１３ａ，１３ｂが回転しているときに、重量のアンバランスに起因する偏心軸１３ａ，１３ｂの振動を防止することができる。
【0037】
基板保持装置１０は、ベースプレート２０と、ベースプレート２０の下面に固定された複数の直動ガイド２６と、複数の直動ガイド２６に支持された複数の可動台２１と、複数の可動台２１に接続された複数のアクチュエータ１８とをさらに備えている。直動ガイド２６は、可動台２１の動きをベースプレート２０の下面に平行な方向への直線運動に制限する。
【0038】
各可動台２１は、偏心軸１３ｂを回転可能に支持する軸受２４と、アクチュエータ１８に連結された連結部材２３を有している。複数のアクチュエータ１８は、複数の可動台２１を介して複数の偏心軸１３ｂにそれぞれ連結されている。複数の軸受２４をそれぞれ含む複数の可動台２１は、複数の偏心軸１３ｂと一体に、複数のアクチュエータ１８によってそれぞれ独立に移動される。
【0039】
アクチュエータ１８は、ベースプレート２０の下面に固定されている。アクチュエータ１８の動作は制御装置４０によって制御される。制御装置４０は、アクチュエータ１８をそれぞれ独立して動作させることができる。アクチュエータ１８は、可動台２１をベースプレート２０と平行に移動させるように構成されている。
【0040】
偏心軸１３ａは、ベースプレート２０を貫通して延びている。ローラ１１ａはベースプレート２０の上方に配置され、電動機２９ａはベースプレート２０の下方に配置されている。偏心軸１３ａは、ベースプレート２０に保持された軸受１９によって回転可能に支持されている。これら偏心軸１３ａの位置は固定されている。電動機２９ａは、電動機支持体２７ａを介してベースプレート２０に固定されている。より具体的には、電動機支持体２７ａはベースプレート２０の下面に固定され、電動機２９ａは電動機支持体２７ａに固定されている。
【0041】
偏心軸１３ｂは、可動台２１およびベースプレート２０を貫通して延びている。ローラ１１ｂはベースプレート２０の上方に配置され、電動機２９ｂはベースプレート２０の下方に配置されている。偏心軸１３ｂは可動台２１の軸受２４によって回転可能に支持されている。電動機２９ｂは、電動機支持体２７ｂを介して可動台２１に固定されている。より具体的には、電動機支持体２７ｂは可動台２１の下面に固定され、電動機２９ｂは電動機支持体２７ｂに固定されている。
【0042】
上述の構成によれば、偏心軸１３ａは、ベースプレート２０に対して移動不可な基準軸であり、偏心軸１３ｂは、ベースプレート２０に対して移動可能な可動軸である。以下の説明では、偏心軸１３ａを基準軸１３ａと呼び、偏心軸１３ｂを可動軸１３ｂと呼ぶことがある。アクチュエータ１８は、可動台２１を介して、可動軸１３ｂに連結されている。可動台２１は、可動軸１３ｂを回転可能に支持する軸受２４と、アクチュエータ１８に連結された連結部材２３を有する。したがって、可動台２１は、アクチュエータ１８と可動軸１３ｂとを連結する。
【0043】
アクチュエータ１８は、可動軸１３ｂを、可動台２１を介して、ベースプレート２０と平行に移動させることができる。具体的には、複数のアクチュエータ１８は、複数の可動軸１３ｂを、複数の基準軸１３ａに近づく方向および複数の基準軸１３ａから遠ざかる方向に移動させるように構成されている。２つの可動軸１３ｂが、２つの基準軸１３ａに近づく方向に移動すると、ウエハＷは２つのローラ１１ａおよび２つのローラ１１ｂによって保持される。２つの可動軸１３ｂが、２つの基準軸１３ａから遠ざかる方向に移動すると、ウエハＷは２つのローラ１１ａおよび２つのローラ１１ｂから解放される。
【0044】
図３に示すように、本実施形態では、アクチュエータ１８および直動ガイド２６は、基板保持装置１０の中心軸線ＣＰを向いて配置されている。アクチュエータ１８は、可動軸１３ｂを図３の矢印の方向に移動させる。本実施形態では複数の基準軸１３ａに近づく方向および複数の基準軸１３ａから遠ざかる方向は、中心軸線ＣＰに向かう方向および中心軸線ＣＰから遠ざかる方向である。可動軸１３ｂを中心軸線ＣＰに向かう方向に移動させると、ローラ１１ｂはウエハＷの中心に向かう把持力でウエハＷを保持することができる。本実施形態の構成によれば、基板保持装置１０は、ウエハＷを最小限の力で効率的に保持することができる。一実施形態では、複数のアクチュエータ１８および複数の直動ガイド２６のそれぞれは、複数の基準軸１３ａのそれぞれを向いて配置されていてもよい。
【0045】
図４（ａ）乃至図４（ｄ）は、基板保持装置１０がウエハＷを受け取る動作を説明する模式図である。図４（ａ）に示すように、ウエハＷを受け取る前に、各アクチュエータ１８（図２および図３参照）を作動させ、各ローラ１１ｂを中心軸線ＣＰから離れる方向に移動させる。このときローラ１１ａおよびローラ１１ｂは、外側に偏心している。
【0046】
次に、図４（ｂ）に示すように、ウエハＷは、図示しない搬送装置により基板保持装置１０に搬送される。さらに、図４（ｃ）に示すように、ウエハＷがローラ１１ａとローラ１１ｂとの間に位置した状態で、基準軸１３ａを１８０度回転させて、各ローラ１１ａを内側に偏心させる。そして、図４（ｄ）に示すように、各アクチュエータ１８を作動させ、各ローラ１１ｂがウエハＷに接触するまで各ローラ１１ｂおよび各可動軸１３ｂを各基準軸１３ａに近づく方向に移動させる。
【0047】
このようにして、ウエハＷの周縁部は、ローラ１１ａのウエハ保持面３１ａとローラ１１ｂのウエハ保持面３１ｂによって保持される。ウエハＷを基板保持装置１０から取り出すときは、図４（ａ）乃至図４（ｄ）に示す工程が逆の順序で行われる。
【0048】
上述した実施形態では、２つの可動軸１３ｂは、２つの可動台２１にそれぞれ支持されており、さらに２つのアクチュエータ１８にそれぞれ連結されている。このような構成によれば、ウエハＷの回転中に、１つの可動軸１３ｂに振動が発生した場合でも、振動が他の可動軸１３ｂに伝搬することを防ぐことができる。結果として、基板保持装置１０は、ウエハＷを安定して保持することができる。
【0049】
図５は、一実施形態に係るアクチュエータ１８を示す模式図である。各アクチュエータ１８は、アクチュエータ１８の長手方向に配置されたピストン５１と、ピストン５１の外側に配置されたハウジング５２ａ，５２ｂと、ピストン５１とハウジング５２ａ，５２ｂとの間に圧力室５７ａ，５７ｂを形成する隔壁膜（ダイヤフラム）５５ａ，５５ｂとを備えている。ピストン５１は、図５の矢印で示す方向（アクチュエータ１８の長手方向）に移動可能となっている。ハウジング５２ａ，５２ｂは、ピストン５１から離れて配置されている。ハウジング５２ａは、ピストン５１の一端を囲むように配置されており、ハウジング５２ｂは、ピストン５１の他端を囲むように配置されている。
【0050】
ピストン５１には、可動台２１の連結部材２３が接続されており、ピストン５１は、連結部材２３によって支持されている。連結部材２３を含む可動台２１は、ピストン５１と一体に、図５の矢印で示す方向に移動可能となっている。より具体的には、可動台２１は、ピストン５１と一体に、基準軸１３ａに近づく方向および基準軸１３ａから遠ざかる方向に移動可能に構成されている。本実施形態では、アクチュエータ１８は、基板保持装置１０の中心軸線ＣＰを向いて配置されているため（図３参照）、ピストン５１および可動台２１の移動方向は、中心軸線ＣＰに向かう方向および中心軸線ＣＰから遠ざかる方向である。
【0051】
ハウジング５２ａ，５２ｂは、ピストン５１の側面を囲むように配置されたハウジング本体５３ａ，５３ｂと、ハウジング本体５３ａ，５３ｂに固定された蓋５４ａ，５４ｂと、を備えている。隔壁膜５５ａの縁は、ハウジング本体５３ａと蓋５４ａとの間に挟まれている。同様に、隔壁膜５５ｂの縁は、ハウジング本体５３ｂと蓋５４ｂとの間に挟まれている。
【0052】
圧力室５７ａは、隔壁膜５５ａとハウジング５２ａの内面とによって形成されている。同様に、圧力室５７ｂは、隔壁膜５５ｂとハウジング５２ｂの内面とによって形成されている。より具体的には、圧力室５７ａは、隔壁膜５５ａと蓋５４ａの内面とによって形成されており、圧力室５７ｂは、隔壁膜５５ｂと蓋５４ｂの内面とによって形成されている。隔壁膜５５ａ，５５ｂは同一の構成を有している。本実施形態では、ハウジング５２ａ，５２ｂは同一の構成を有しているが、異なる構成を有してもよい。
【0053】
ハウジング５２ａ，５２ｂの蓋５４ａ，５４ｂには、圧縮気体流路５９ａ，５９ｂが形成されている。圧縮気体流路５９ａ，５９ｂは、圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂおよび切り替え弁６３ａ，６３ｂを経由して圧縮気体供給源６４に接続されている。圧力室５７ａ，５７ｂは、圧縮気体流路５９ａ，５９ｂを通じて圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂに連通している。
【0054】
ピストン５１を移動させるときは、切り替え弁６３ａ，６３ｂを操作して圧力室５７ａ，５７ｂを圧縮気体供給源６４に連通させる。本実施形態では、切り替え弁６３ａ，６３ｂは、制御装置４０に接続されている。切り替え弁６３ａ，６３ｂは、圧力室５７ａ，５７ｂを圧縮気体供給源６４または大気に選択的に連通させる弁である。切り替え弁６３ａ，６３ｂとしては三方弁を用いることができる。
【0055】
圧縮空気などの圧縮気体は、圧縮気体供給源６４から圧縮気体流路５９ａ，５９ｂを通って圧力室５７ａ，５７ｂに供給される。圧縮気体供給源６４の例として、ポンプ、または工場に予め設置されているユーティリティとしての圧縮気体供給ラインが挙げられる。圧力室５７ａ，５７ｂ内の圧縮気体の圧力は、圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂによって制御される。本実施形態では、圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂは、電空レギュレータである。本実施形態の圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂは、制御装置４０に接続されている。一実施形態では、圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂは、手動で操作する圧力レギュレータであってもよい。この場合、圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂは、制御装置４０に接続されない。
【0056】
制御装置４０は、所定の設定圧力値を圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂに送信し、圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂは、上記設定圧力値に従って、圧力室５７ａ，５７ｂ内の圧縮気体の圧力を制御するように構成されている。このような圧力レギュレータ６２ａ，６２ｂの例として、電空レギュレータ、または機械式レギュレータが挙げられる。一実施形態では、圧力レギュレータ６２ｂを電空レギュレータとし、圧力レギュレータ６２ａを機械式レギュレータとしてもよい。圧力レギュレータ６２ａを機械式レギュレータとする場合、圧力レギュレータ６２ａは、制御装置４０に接続されない。
【0057】
ピストン５１は、圧力室５７ａ内の圧力と圧力室５７ｂ内の圧力との差に応じて移動する。圧力室５７ａ内の圧力を、圧力室５７ｂ内の圧力よりも高くすると、ピストン５１は基準軸１３ａから遠ざかる方向（図３参照）に移動される。圧力室５７ｂ内の圧力を、圧力室５７ａ内の圧力よりも高くすると、ピストン５１は基準軸１３ａに近づく方向（図３参照）に移動される。
【0058】
本実施形態では、ピストン５１を移動させるときは、圧力室５７ａ，５７ｂの両方に圧縮気体を導入し、圧力室５７ａおよび圧力室５７ｂのうちのいずれか一方の内部の圧縮気体の圧力を、他方の内部の圧縮気体の圧力よりも高くする。一実施形態では、ピストン５１を移動させるときは、圧力室５７ａおよび圧力室５７ｂのうちのいずれか一方のみに圧縮気体を導入し、かつ他方を大気に連通させてもよい。
【0059】
図６は、一実施形態に係る隔壁膜５５ａ，５５ｂを模式的に示す断面図である。隔壁膜５５ａは、ピストン５１の一方の端部に接触する中央部７１ａと、中央部７１ａに接続され、かつピストン５１の側面に沿って延びる内壁部７２ａと、内壁部７２ａに接続され、かつ湾曲した断面を有する折り返し部７３ａと、折り返し部７３ａに接続され、かつ内壁部７２ａの外側に位置する外壁部７４ａとを有している。隔壁膜５５ａはピストン５１の一端に接触している。圧力室５７ａに圧縮気体が導入されているとき、外壁部７４ａは、ハウジング本体５３ａの内面に接触する。
【0060】
本実施形態では、中央部７１ａは円形である。内壁部７２ａおよび外壁部７４ａは円筒形状を有し、内壁部７２ａはピストン５１の側面に接触している。外壁部７４ａは内壁部７２ａを囲むように配置されている。
【0061】
同様に、隔壁膜５５ｂは、ピストン５１の他方の端部に接触する中央部７１ｂと、中央部７１ｂに接続され、かつピストン５１の側面に沿って延びる内壁部７２ｂと、内壁部７２ｂに接続され、かつ湾曲した断面を有する折り返し部７３ｂと、折り返し部７３ｂに接続され、かつ内壁部７２ｂの外側に位置する外壁部７４ｂとを有している。隔壁膜５５ｂはピストン５１の他端に接触している。圧力室５７ｂに圧縮気体が導入されているとき、外壁部７４ｂは、ハウジング本体５３ｂの内面に接触する。
【0062】
本実施形態では、中央部７１ｂは円形である。内壁部７２ｂおよび外壁部７４ｂは円筒形状を有し、内壁部７２ｂはピストン５１の側面に接触している。外壁部７４ｂは内壁部７２ｂを囲むように配置されている。
【0063】
隔壁膜５５ａ，５５ｂはピストン５１に接触しているが、ピストン５１に固定されていない。隔壁膜５５ａの縁を構成する肉厚部７５ａは、ハウジング本体５３ａと蓋５４ａとの間に挟まれている。同様に、隔壁膜５５ｂの縁を構成する肉厚部７５ｂは、ハウジング本体５３ｂと蓋５４ｂとの間に挟まれている。隔壁膜５５ａ，５５ｂは、柔軟な材料から形成されている。隔壁膜５５ａ，５５ｂを構成する材料の例としては、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムが挙げられる。耐屈曲疲労性の高いクロロプレンゴムが好ましく用いられる。
【0064】
図７（ａ）は、圧力室５７ａ（第１圧力室５７ａ）内の圧力が圧力室５７ｂ（第２圧力室５７ｂ）内の圧力よりも高いときのアクチュエータ１８の状態を示す図であり、図７（ｂ）は、圧力室５７ｂ内の圧力が圧力室５７ａ内の圧力よりも高いときのアクチュエータ１８の状態を示す図である。
【0065】
図７（ａ）に示すように、圧力室５７ａ内の圧力が、圧力室５７ｂ内の圧力よりも高くなると、圧力室５７ｂに向かう方向の力がピストン５１に加わる。結果として、隔壁膜５５ａ，５５ｂが変形しながら、ピストン５１、可動台２１、および可動軸１３ｂが一体に基準軸１３ａから遠ざかる方向（図３参照）に移動する。このとき、折り返し部７３ａはその形状を保ちながら、内壁部７２ａの一部は折り返し部７３ａの一部となり、かつ折り返し部７３ａの一部は外壁部７４ａの一部となる。これと共に、折り返し部７３ｂはその形状を保ちながら、外壁部７４ｂの一部は折り返し部７３ｂの一部となり、かつ折り返し部７３ｂの一部は内壁部７２ｂの一部となる。
【0066】
図７（ｂ）に示すように、圧力室５７ｂ内の圧力が、圧力室５７ａ内の圧力よりも高くなると、圧力室５７ａに向かう方向の力がピストン５１に加わる。結果として、隔壁膜５５ｂが変形しながら、ピストン５１、可動台２１、および可動軸１３ｂが一体に基準軸１３ａに近づく方向（図３参照）に移動する。このとき、折り返し部７３ｂはその形状を保ちながら、内壁部７２ｂの一部は折り返し部７３ｂの一部となり、かつ折り返し部７３ｂの一部は外壁部７４ｂの一部となる。これと共に、折り返し部７３ａはその形状を保ちながら、外壁部７４ａの一部は折り返し部７３ａの一部となり、かつ折り返し部７３ａの一部は内壁部７２ａの一部となる。
【0067】
このような隔壁膜５５ａ，５５ｂの動きにより、ピストン５１は隔壁膜５５ａ，５５ｂからの反力をほとんど受けることなく、スムーズに移動することができる。通常のエアシリンダのように、ピストンとハウジングが接触していると、ウエハの回転中に振動が発生した場合、ピストンとハウジングの間に摺動抵抗が発生する。このような摺動抵抗は、回転中のウエハに過剰な負荷を与え、ウエハの保持が不安定となる要因となる。本実施形態では、ハウジング５２ａ，５２ｂは、ピストン５１から離れて配置されているため、ピストン５１とハウジング５２ａ，５２ｂとの間に摺動抵抗は発生しない。結果として、基板保持装置１０は、ウエハＷに過剰な負荷を与えることなく、安定してウエハＷを保持することができる。
【0068】
図１乃至図３に示す実施形態では、基板保持装置１０は、中心軸線ＣＰの周りに配列された２つの基準軸１３ａ、２つの可動軸１３ｂ、２つのアクチュエータ１８、２つの可動台２１、および２つの直動ガイド２６を備えているが、これら構成要素の数と配置の間隔は本実施形態に限定されない。一実施形態では、基板保持装置１０は、適当な間隔で中心軸線ＣＰの周りに配列された１つの可動軸１３ｂおよび２つ以上の基準軸１３ａを備えていてもよい。この場合、基板保持装置１０は、１つのアクチュエータ１８、１つの可動台２１、および１つの直動ガイド２６を備える。
【0069】
さらに一実施形態では、基板保持装置１０は、適当な間隔で中心軸線ＣＰの周りに配列された３つ以上の可動軸１３ｂと、３つ以上の基準軸１３ａを備えていてもよい。この場合、基板保持装置１０は、３つ以上のアクチュエータ１８、３つ以上の可動台２１、および３つ以上の直動ガイド２６を備える。
【0070】
本実施形態では、基板処理装置１００は、処理具２０１を基板保持装置１０に保持されたウエハＷの第１の面１に接触させてウエハＷの第１の面１を処理する処理ヘッド２００をさらに備えている。処理ヘッド２００は、基板保持装置１０に保持されているウエハＷの下側に配置されており、処理ヘッド２００の位置は固定されている。
【0071】
ウエハＷの第１の面１は、デバイスが形成されていない、またはデバイスが形成される予定がないウエハＷの裏面、すなわち非デバイス面である。第１の面１とは反対側のウエハＷの第２の面２は、デバイスが形成されている、またはデバイスが形成される予定である面、すなわちデバイス面である。ウエハＷは、その第１の面１が下向きの状態で、基板保持装置１０に水平に保持される。
【0072】
本実施形態に係る基板処理装置１００の具体的な動作は次の通りである。基板保持装置１０は、複数のローラ１１ａ，１１ｂをウエハＷの周縁部に接触させ、複数の偏心軸１３ａ，１３ｂの第１軸部１４ａ，１４ｂをそれぞれの軸心を中心に回転させることで、複数のローラ１１ａ，１１ｂを円運動させるとともに、複数のローラ１１ａ，１１ｂによって把持されたウエハＷをその軸心を中心に回転させる。この状態で、処理ヘッド２００によって処理具２０１を回転および円運動するウエハＷの第１の面１に接触させてウエハＷの第１の面１を処理する。
【0073】
本実施形態では、処理具２０１はウエハＷの半径よりも長く、処理具２０１の一端はウエハＷの周縁部から外側にはみ出ており、他端は、基板保持装置１０の中心軸線ＣＰを越えて延びている。したがって、処理ヘッド２００は、処理具２０１を回転するウエハＷの第１の面１の全体に接触させることができる。結果として、処理具２０１は、最外部を含むウエハＷの第１の面１の全体を処理することが可能となる。処理ヘッド２００は、ウエハＷが円運動しているときに、ローラ１１ａ，１１ｂ、および偏心軸１３ａ，１３ｂに接触しない位置に配置されている。
【0074】
上述したように、基板保持装置１０は、簡単な構造でウエハＷを円運動させながら、ウエハＷをその軸心を中心に回転させることができる。このような円運動とウエハＷの軸心を中心とした回転との組み合わせは、ウエハＷの表面上の各点での速度を上げることができる。したがって、処理具２０１とウエハＷの表面との相対速度が増し、ウエハＷの処理レートを向上させることができる。
【0075】
一実施形態では、処理具２０１は、ウエハＷの第１の面１を研磨するための研磨具であってもよい。研磨具の一例として、研磨テープや砥石が挙げられる。さらに、一実施形態では、処理具２０１は、ウエハＷの第１の面１をクリーニングするためのクリーニング具であってもよい。クリーニング具の一例として、クリーニングテープが挙げられる。クリーニングテープの一例として、不織布からなるテープが挙げられる。
【0076】
図示はしないが、基板処理装置１００は、処理具２０１を基板保持装置１０に保持されたウエハＷの第２の面２に接触させてウエハＷの第２の面２を処理する処理ヘッド２００を備えていてもよい。例えば、処理具２０１は、ウエハＷの第２の面２をクリーニングするクリーニング具であってもよい。この場合、処理ヘッド２００は、基板保持装置１０に保持されているウエハＷの上側に配置される。
【0077】
図２に示すように、基板処理装置１００の基板保持装置１０は、ノッチ検出センサ７７を有する。図２に示す例では、ノッチ検出センサ７７は、可動軸１３ｂのうちの１つに取り付けられている。一実施形態では、ノッチ検出センサ７７は、可動台２１、電動機支持体２７ｂ、カップリング２８ｂ、および電動機２９ｂのいずれかに取り付けられていてもよい。
【0078】
ノッチ検出センサ７７は、該ノッチ検出センサ７７が取り付けられた可動軸１３ｂをウエハＷのノッチＮｗ（図１参照）が通過したことを検出可能なセンサである。ノッチ検出センサ７７は、制御装置４０に接続され、その測定値を制御装置４０に送信する。図２に示す例では、ノッチ検出センサ７７は加速度センサである。一実施形態では、ノッチ検出センサ７７は振動センサであってもよい。
【0079】
ノッチ検出センサ７７が取り付けられた可動軸１３ｂをウエハＷのノッチＮｗが通過すると、可動軸１３ｂは、ノッチＮｗの形状（図１に示す例では円弧形状）に応じて基準軸１３ａに近づく方向および遠ざかる方向に移動する。その結果、可動軸１３ｂには、比較的大きな加速度または振動が発生する。
【0080】
図８は、ノッチ検出センサの測定値の一例を示すグラフである。図８において、縦軸はノッチ検出センサ７７が取り付けられた可動軸１３ｂの水平方向の加速度を表し、横軸はノッチ検出センサ７７が取り付けられた可動軸１３ｂの第１軸部１４ｂの回転角度を表す。
【0081】
図８に示すグラフにおいて、大きなピークを有する特徴的な複数の波形Ｐｋ１は可動軸１３ｂをウエハＷのノッチＮｗが通過したことを表す波形である。以下では、波形Ｐｋ１を「通過波形Ｐｋ１」と称することがある。隣接する通過波形Ｐｋ１の間に、複数のローラ１１ａ，１１ｂに保持されたウエハＷは一回転している。通常、ローラ１１ｂは、隣接する通過波形Ｐｋ１の間に複数回回転している。制御装置４０は、ノッチ検出センサ７７の測定値から図８に示すようなグラフを作成可能である。
【0082】
制御装置４０は、ノッチ検出センサ７７から受信した測定値に基づいてウエハＷが所望の回転速度（または、設定回転速度）で回転しているか否かを監視する。例えば、制御装置４０は、ノッチ検出センサ７７から受信した測定値に基づいてウエハＷの回転速度を算出し、算出されたウエハＷの回転速度をウエハＷの理論上の回転速度に対して決定された許容範囲と比較して、ウエハＷが所望の回転速度で回転しているか否かを決定する。ウエハＷの理論上の回転速度は、ウエハＷの直径、ローラ１１ａ，１１ｂの直径、および電動機２９ａ，２９ｂの回転速度から算出可能である。ウエハＷの理論上の回転速度を、ウエハＷの直径とローラ１１ａ，１１ｂの直径の比、および電動機２９ａ，２９ｂの回転速度から算出してもよい。制御装置４０は、この理論上の回転速度と、理論上の回転速度に対して決定された許容範囲を予め記憶している。
【0083】
例えば、制御装置４０は、所定の時間間隔（例えば、１０秒）の間にカウントされた通過波形Ｐｋ１の数からウエハＷの回転速度を算出することができる。一実施形態では、隣接する通過波形Ｐｋ１間の時間（すなわち、ウエハＷが一回転する間の時間）をカウントし、このカウントされた時間に基づいてウエハＷの回転速度を算出してもよい。
【0084】
制御装置４０は、ノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度を許容範囲と比較し、ウエハＷの回転速度が許容範囲から逸脱していれば、警報を発するように構成されている。警報によって、基板処理装置の作業者はウエハＷの回転異常が発生したことを認識することができ、その結果、ウエハＷに処理異常が発生しているか否かを確認することができる。一実施形態では、制御装置４０は、警報を発するとともにウエハＷの処理動作を停止してもよい。あるいは、制御装置４０は、警報が発せられたときに処理されていたウエハＷを特定するための信号を、該ウエハＷに関連付けて記憶し、ウエハＷの処理動作を継続してもよい。
【0085】
ノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度が許容範囲の上限を上回る原因の例としては、ウエハＷの欠損、ローラ１１ａ，１１ｂの欠損、および電動機２９ａ，２９ｂの回転異常が挙げられる。作業者は、警報によっていち早くウエハＷ、ローラ１１ａ，１１ｂ、および電動機２９ａ，２９ｂの状態を確認し、必要に応じて、ローラ１１ａ，１１ｂおよび電動機２９ａ，２９ｂのメンテナンスおよび／または交換を行うことができる。
【0086】
ノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度が許容範囲の下限を下回る原因の例としては、ローラ１１ａ，１１ｂの摩耗、およびローラ１１ａ，１１ｂとウエハＷとの間のスリップの発生が考えられる。この場合、基板処理装置における処理性能の低下（例えば、研磨性能の低下、または洗浄性能の低下）が懸念される。作業者は、警報によってウエハＷの回転異常が発生したウエハＷを特定し、該ウエハＷに処理異常が発生していないか確認することができる。
【0087】
一実施形態では、ノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度が許容範囲の下限を下回った場合に、制御装置４０は、ノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度と理論上の回転速度の差または比に基づいてウエハＷに追加処理を行ってもよい。例えば、ノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度が理論上の回転速度に対して１０％低下していたときに、処理時間を１０％増加させてもよい。あるいは、予め行われた実験によって、理論上の回転速度に対する実際の回転速度の比と、処理時間の増加量との間の関係式またはデータテーブルを求めておき、この関係式またはデータテーブルを制御装置４０に予め記憶させておいてもよい。この場合、制御装置４０は、理論上の回転速度に対する、ノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度の比を算出し、この比と関係式またはデータテーブルとから処理時間の増加量を算出する。
【0088】
上述した実施形態では、制御装置４０は、ノッチ検出センサ７７から受信した測定値に基づいてウエハＷの回転速度を算出しているが、本明細書では、制御装置４０が監視するウエハＷの回転速度は、ノッチ検出センサ７７の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度に相当する値も含む。例えば、制御装置４０は、所定の時間間隔（例えば、１０秒）の間にカウントされた通過波形Ｐｋ１の数を監視してもよい。この場合、制御装置４０は、ウエハＷの理論上の回転速度から算出された理論上の通過波形Ｐｋ１の数と、理論上の通過波形Ｐｋ１の数に対して決定された許容範囲を予め記憶している。制御装置４０は、カウントされた通過波形Ｐｋ１の数と、許容範囲とを比較して、カウントされた通過波形Ｐｋ１の数が許容範囲を逸脱している場合に警報を発する。上述したように、制御装置４０は、警報を発するとともに基板処理装置におけるウエハＷの処理動作を停止してもよいし、警報が発せられたときに処理されていたウエハＷを特定するための信号を、該ウエハＷに関連付けて記憶し、基板処理装置におけるウエハＷの処理動作を継続してもよい。
【0089】
次に、他の実施形態に係る基板処理装置１００について説明する。図５に示すように、基板保持装置１０は、図２に示すノッチ検出センサ７７の代わりに、可動軸１３ｂの移動距離を測定する非接触式の距離センサ８０を備えていてもよい。この場合、距離センサ８０は、基準軸１３ａに対する可動軸１３ａの位置を検出可能なセンサとして機能し、さらに、ウエハＷのノッチＮｗ（図１参照）が通過したことを検出可能なノッチ検出センサとして用いられる。特に説明しない本実施形態の構成は、図２に示すノッチ検出センサ７７を有する基板処理装置１００の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0090】
距離センサ８０はアクチュエータ１８の外側に配置されており、アクチュエータ１８および可動台２１の近傍に配置されている。可動台２１の連結部材２３には磁石８１が固定されており、距離センサ８０は、磁石８１に対面している。本実施形態では、距離センサ８０は、磁気センサであり、磁石８１の距離センサ８０に対する相対的な移動距離を測定することができる。
【0091】
距離センサ８０の位置は固定されている。一方、可動台２１、ピストン５１、および可動軸１３ｂは一体に移動可能である。したがって、可動軸１３ｂが基準軸１３ａに近づく方向および基準軸１３ａから遠ざかる方向に移動すると、可動台２１に固定された磁石８１の距離センサ８０に対する相対位置が変化する。磁石８１の移動距離は、可動軸１３ｂの移動距離に相当する。したがって、距離センサ８０は、可動軸１３ｂの移動距離を測定することができる。可動軸１３ｂの移動距離は、予め定められた基準位置に対する可動軸１３ｂの相対的な位置のことである。以下、予め定められた基準位置に対する可動軸１３ｂの相対的な位置を単に可動軸１３ｂの位置と呼ぶことがある。距離センサ８０は、制御装置４０に接続されており、距離センサ８０は、可動軸１３ｂの移動距離の測定値を制御装置４０に送信する。
【0092】
磁石８１が取り付けられた可動台２１に連結される可動軸１３ｂをウエハＷのノッチＮｗが通過すると、可動軸１３ｂは、ノッチＮｗの形状（図１に示す例では円弧形状）に応じて基準軸１３ａに近づく方向および遠ざかる方向に移動する。その結果、距離センサ８０は、ノッチＮｗが可動軸１３ｂを通過したことを検出できる。
【0093】
図９は、図５に示す距離センサの測定値の一例を示すグラフである。図９において、縦軸はノッチ検出センサ７７が取り付けられた可動軸１３ｂの移動距離を表し、横軸は可動軸１３ｂの第１軸部１４ｂの回転角度を表す。
【0094】
図９に示すように、大きなピークを有する特徴的な複数の波形Ｐｋ２は可動軸１３ｂをウエハＷのノッチＮｗが通過したことを表す波形である。以下では、波形Ｐｋ２を「通過波形Ｐｋ２」と称することがある。隣接する通過波形Ｐｋ２の間に、複数のローラ１１ａ，１１ｂに保持されたウエハＷは一回転している。通常、ローラ１１ｂは、隣接する通過波形Ｐｋ２の間に複数回回転しており、距離センサ８０の測定値は、ローラ１１ｂの一回転の間に略正弦波を描く。制御装置４０は、距離センサ８０の測定値から図９に示すようなグラフを作成可能である。
【0095】
上述した実施形態と同様に、制御装置４０は、例えば、所定の時間間隔（例えば、１０秒）の間にカウントされた通過波形Ｐｋ２の数に基づいて、または隣接する通過波形Ｐｋ２間の時間（すなわち、ウエハＷが一回転する間の時間）に基づいてウエハＷの回転速度を算出し、ウエハＷが所望の回転速度（または、設定回転速度）で回転しているか否かを監視する。さらに、制御装置４０は、距離センサ８０の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度をウエハＷの理論上の回転速度に対して決定された許容範囲と比較して、ウエハＷが所望の回転速度で回転しているか否かを決定する。
【0096】
次いで、制御装置４０は、距離センサ８０の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度が許容範囲から逸脱していれば、警報を発するように構成されている。一実施形態では、制御装置４０は、警報を発するとともにウエハＷの処理動作を停止してもよいし、警報が発せられたときに処理されていたウエハＷを特定するための信号を該ウエハＷに関連付けて記憶して、ウエハＷの処理動作を継続してもよい。さらに、上述した実施形態と同様に、距離センサ８０の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度が許容範囲の下限を下回った場合に、制御装置４０は、距離センサ８０の測定値に基づいて算出されたウエハＷの回転速度と理論上の回転速度の差または比に基づいてウエハＷに追加処理を行ってもよい。さらに、制御装置４０は、所定の時間間隔（例えば、１０秒）の間にカウントされた通過波形Ｐｋ２の数を監視対象としてもよい。
【0097】
一実施形態では、図１０に示すように、距離センサ８０は、非接触式の光学式センサであってもよい。図１０に示す距離センサ８０は、投光部および受光部（図示せず）を先端に有するセンサヘッド８４と、センサヘッド８４から発せられる光を集束させる集束レンズ８５と、センサヘッド８４に投光光ファイバーケーブル９２Ａおよび受光光ファイバーケーブル９２Ｂにより連結されたアンプ９３と、アンプ９３に電気的に接続された距離算出器９４とを備えている。集束レンズ８５は、センサヘッド８４の先端に取り付けられている。
【0098】
センサヘッド８４は、アクチュエータ１８の外側に固定されており、センサヘッド８４の先端は可動台２１を向いて配置されている。より具体的には、本実施形態では、可動台２１にはセンサターゲット８８が取り付けられており、センサヘッド８４の先端はセンサターゲット８８を向いて配置されている。センサターゲット８８は、光を反射させる性質を有している。センサターゲット８８の一例として、セラミックまたは金属から構成された部材が挙げられる。アンプ９３および距離算出器９４はアクチュエータ１８から離れた位置にある。
【0099】
アンプ９３は、光を発する光源９３ａと、反射光の強度を測定する光強度測定器９３ｂを有している。アンプ９３の光源９３ａから発せられた光は、投光光ファイバーケーブル９２Ａを通じてセンサヘッド８４に伝達される。センサヘッド８４は、集束レンズ８５を通してセンサターゲット８８に光を導き、センサターゲット８８からの反射光を受ける。反射光は、受光光ファイバーケーブル９２Ｂを通じてアンプ９３に伝達される。
【0100】
アンプ９３の光強度測定器９３ｂは、反射光の強度を測定する。アンプ９３は、反射光の強度の測定値を距離算出器９４に送り、距離算出器９４は、反射光の強度の測定値を距離に変換する。距離算出器９４によって得られる距離は、可動軸１３ｂの移動距離である。一実施形態では、距離算出器９４を制御装置４０に内蔵してもよい。あるいは、制御装置４０が距離算出器９４の機能を有していてもよい。言い換えれば、制御装置４０が距離算出器を兼ねてもよい。これらの場合、アンプ９３は、反射光の強度の測定値を直接制御装置４０に送信し、距離は制御装置４０内で算出される。
【0101】
このような構成により、本実施形態の距離センサ８０は、基準軸１３ａに対する可動軸１３ｂの移動距離を測定することができる。距離算出器９４は、制御装置４０に接続されており、距離算出器９４は、可動軸１３ｂの移動距離の測定値を制御装置４０に送信する。一実施形態では、距離センサ８０は、集束レンズ８５を備えていなくてもよい。センサヘッド８４は、集束レンズ８５を通さずにセンサターゲット８８に光を導き、かつ集束レンズ８５を通さずにセンサターゲット８８からの反射光を受けてもよい。
【0102】
上述のように、距離センサ８０を構成する要素のうち、センサヘッド８４のみがアクチュエータ１８に取り付けられている。センサヘッド８４は、光を照射し、かつ反射光を受ける機能のみを有するので、センサヘッド８４自体は非常にコンパクトである。
【0103】
次に、さらに他の実施形態に係る基板処理装置について説明する。特に説明しない本実施形態の構成は、図２に示すノッチ検出センサ７７を有する基板処理装置１００の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0104】
本実施形態では、基板処理装置１００の基板保持装置１０は、図２に示すノッチ検出センサ７７と、図５または図１０に示す距離センサ８０と、を備える。距離センサ８０は、基板保持装置１０のローラ１１ａ，１１ｂがウエハＷを正しく保持しているか否かを決定するためのセンサとして機能する。
【0105】
上述したように、距離センサ８０は、制御装置４０に接続されており、距離センサ８０は、可動軸１３ｂの移動距離の測定値（可動軸１３ｂの位置の測定値）を制御装置４０に送信する。制御装置４０は、可動軸１３ｂの移動距離の測定値（すなわち、可動軸１３ｂの位置）と、予め設定された許容範囲とを比較することによって、基板保持装置１０がウエハＷを適切に保持しているか否か（例えば、基板保持装置１０に異常が生じているか否か）を判断することができる。さらに、制御装置４０は、上記移動距離の測定値が許容範囲を逸脱したときに警報信号を発するように構成される。
【0106】
ウエハＷの回転中に可動軸１３ｂに振動が発生した場合、可動軸１３ｂの位置（可動軸１３ｂの移動距離の測定値）は振動に従って変化する。したがって、制御装置４０は、ウエハＷの回転中の可動軸１３ｂの位置の変動（可動軸１３ｂの移動距離の測定値の変動）に基づいて可動軸１３ｂの振動を検出することができる。制御装置４０は、可動軸１３ｂの振動に基づいて、基板保持装置１０がウエハＷを保持して回転させているときのウエハＷの回転異常を検出することができる。ウエハＷの回転異常が発生する原因としては、ローラ１１ａ，１１ｂのウエハ保持面３１ａ，３１ｂの摩耗、変形、破損、寸法不良、または複数のローラ１１ａ，１１ｂの回転位相ずれ等が考えられる。
【0107】
図１１（ａ）は、距離センサの測定値の一例を示す図であり、図１１（ｂ）は、ノッチ検出センサ７７の測定値の一例を示す図である。図１１（ａ）において、縦軸はノッチ検出センサ７７が取り付けられた可動軸１３ｂの位置を表し、横軸は可動軸１３ｂの一端に固定されたローラ１１ｂの回転角度を表す。図１１（ｂ）において、縦軸はノッチ検出センサ７７が取り付けられた可動軸１３ｂの水平方向の加速度を示し、横軸は可動軸１３ｂの一端に固定されたローラ１１ｂの回転角度を表す。
【0108】
図１１（ａ）では、可動軸１３ｂの位置を示す値は、可動軸１３ｂが基準軸１３ａに近づくほど小さくなり、可動軸１３ｂが基準軸１３ａから遠ざかるほど大きくなる。可動軸１３ｂの位置が０とは、アクチュエータ１８の可動範囲内において、可動軸１３ｂが基準軸１３ａに最も近づく位置のことである。ローラ１１ｂの回転角度が０°とは、ローラ１１ｂの予め定められた基準角度のことである。図１１（ａ）において、点線で示す曲線は、ウエハＷの回転異常が発生しているときの距離センサ８０の測定値を表す。図１１（ａ）に示すように、ウエハＷの回転異常が発生しているとき、可動軸１３ｂは大きく振動し、可動軸１３ｂの位置は大きく変動する。このとき、可動軸１３ｂの位置の振幅は、予め定められた許容範囲を逸脱する。一方で、ウエハＷの回転異常が発生していないときは、図１１（ａ）に実線で示すように、可動軸１３ｂの位置の振幅は、予め定められた許容範囲内に収まる。
【0109】
制御装置４０は、可動軸１３ｂの位置（可動軸１３ｂの移動距離の測定値）の振幅と、予め定められた許容範囲とを比較し、可動軸１３ｂの位置の振幅が許容範囲を逸脱したときは、ウエハＷの回転異常が発生したと判断する。本明細書では、可動軸１３ｂの位置の振幅を、可動軸１３ｂの振動の幅と定義する。図１１（ａ）に示す例では、可動軸１３ｂの振幅は、ローラ１１ｂが一回転以上回転している間の可動軸１３ｂの位置の最大値と、可動軸１３ｂの位置の最小値との差である。
【0110】
上述したように、可動軸１３ｂをウエハＷのノッチＮｗが通過すると、大きなピークを有する通過波形Ｐｋ２が測定される。この通過波形Ｐｋ２は、許容範囲を逸脱することがある。通過波形Ｐｋ２は、ウエハＷの回転異常を示す波形とは異なるため、制御装置４０は、距離センサ８０の測定値が所定の許容範囲を逸脱し、かつ距離センサ８０がノッチＮｗを検出している場合には、警報を発しないように構成される。
【0111】
本実施形態では、制御装置４０は、ノッチ検出センサ７７の測定値における通過波形Ｐｋ１を利用する。具体的には、制御装置４０は、ノッチ検出センサ７７のノッチＮｗの検出時点前後の（通過波形Ｐｋ１の前後における）、ローラ１１ｂの所定の回転角度（ＲＡ）の間は、距離センサ８０の測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルするように構成される。所定の回転角度（ＲＡ）は任意に設定できる。このような構成により、ノッチが可動軸１３ｂを通過した際に測定される通過波形Ｐｋ２がウエハＷの回転異常と判断されることが防止される。
【0112】
一実施形態では、ノッチ検出センサ７７を省略してもよい。この場合、距離センサ８０は、可動軸１３ｂをウエハＷのノッチＮｗが通過したことを検出可能なセンサと、基板保持装置１０のローラ１１ａ，１１ｂがウエハＷを正しく保持しているか否かを決定するためのセンサを兼ねる。
【0113】
制御装置４０は、距離センサ８０のノッチＮｗの検出時点前後の（通過波形Ｐｋ２の前後における）、ローラ１１ｂの所定の回転角度（ＲＢ）の間は、距離センサ８０の測定値が所定の許容範囲を逸脱しても、警報をキャンセルするように構成される。より具体的には、許容範囲を逸脱するピーク（以下、逸脱ピークと称する）が検出された場合に、制御装置４０は、逸脱ピークの前後の所定の回転角度(ＲＢ)の範囲において許容範囲を逸脱する他のピークが検出されるか否かを判断する。許容範囲を逸脱する他のピークが所定の回転角度（ＲＢ）の範囲で検出されなかった場合、制御装置４０は、逸脱ピークが通過波形Ｐｋ２であると決定し、警報を発しない（キャンセルする）。許容範囲を逸脱する他のピークが所定の回転角度（ＲＢ）の範囲で検出された場合、制御装置４０は、ウエハＷの回転異常が発生していると決定し、警報を発する。所定の回転角度（ＲＢ）は任意に設定可能である。例えば、所定の回転角度（ＲＢ）は、通過波形Ｐｋ２が生じたローラ１回転Ｒ１の前後の１回転Ｒ２，Ｒ３の間に設定することができる。このような構成により、ノッチが可動軸１３ｂを通過した際に測定される通過波形Ｐｋ２がウエハＷの回転異常と判断されることが防止される。
【0114】
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】
【0115】
１ 第１の面
２ 第２の面
１０ 基板保持装置
１１ａ，１１ｂ ローラ
１３ａ，１３ｂ 偏心軸
１４ａ，１４ｂ 第１軸部
１５ａ，１５ｂ 第２軸部
１６ａ，１６ｂ 中間軸部
１７ａ，１７ｂ カウンターウェイト
１８ アクチュエータ
１９ 軸受
２０ ベースプレート
２１ 可動台
２３ 連結部材
２４ 軸受
２６ 直動ガイド
２７ａ，２７ｂ 電動機支持体
２８ａ，２８ｂ カップリング
２９ａ，２９ｂ 電動機
３１ａ，３１ｂ ウエハ保持面（基板保持面）
４０ 制御装置
５１ ピストン
５２ａ，５２ｂ ハウジング
５３ａ，５３ｂ ハウジング本体
５４ａ，５４ｂ 蓋
５５ａ，５５ｂ 隔壁膜
５７ａ，５７ｂ 圧力室
５９ａ，５９ｂ 圧縮気体流路
６２ａ，６２ｂ 圧力レギュレータ
６３ａ，６３ｂ 切り替え弁
６４ 圧縮気体供給源
７１ａ，７１ｂ 中央部
７２ａ，７２ｂ 内壁部
７３ａ，７３ｂ 折り返し部
７４ａ，７４ｂ 外壁部
７５ａ，７５ｂ 肉厚部
７７ ノッチ検出センサ
８０ 距離センサ
８１ 磁石
８４ センサヘッド
８５ 集束レンズ
８８ センサターゲット
９２Ａ 投光光ファイバーケーブル
９２Ｂ 受光光ファイバーケーブル
９３ アンプ
９３ａ 光源
９３ｂ 光強度測定器
９４ 距離算出器
１００ 基板処理装置
２００ 処理ヘッド
２０１ 処理具
２ 第２の面
１０ 基板保持装置
１１ａ，１１ｂ ローラ
１３ａ，１３ｂ 偏心軸
１４ａ，１４ｂ 第１軸部
１５ａ，１５ｂ 第２軸部
１６ａ，１６ｂ 中間軸部
１７ａ，１７ｂ カウンターウェイト
１８ アクチュエータ
１９ 軸受
２０ ベースプレート
２１ 可動台
２３ 連結部材
２４ 軸受
２６ 直動ガイド
２７ａ，２７ｂ 電動機支持体
２８ａ，２８ｂ カップリング
２９ａ，２９ｂ 電動機
３１ａ，３１ｂ ウエハ保持面（基板保持面）
４０ 制御装置
５１ ピストン
５２ａ，５２ｂ ハウジング
５３ａ，５３ｂ ハウジング本体
５４ａ，５４ｂ 蓋
５５ａ，５５ｂ 隔壁膜
５７ａ，５７ｂ 圧力室
５９ａ，５９ｂ 圧縮気体流路
６２ａ，６２ｂ 圧力レギュレータ
６３ａ，６３ｂ 切り替え弁
６４ 圧縮気体供給源
７１ａ，７１ｂ 中央部
７２ａ，７２ｂ 内壁部
７３ａ，７３ｂ 折り返し部
７４ａ，７４ｂ 外壁部
７５ａ，７５ｂ 肉厚部
７７ ノッチ検出センサ
８０ 距離センサ
８１ 磁石
８４ センサヘッド
８５ 集束レンズ
８８ センサターゲット
９２Ａ 投光光ファイバーケーブル
９２Ｂ 受光光ファイバーケーブル
９３ アンプ
９３ａ 光源
９３ｂ 光強度測定器
９４ 距離算出器
１００ 基板処理装置
２００ 処理ヘッド
２０１ 処理具
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】